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ADC 分辨率和精度那个重要

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发表于 2023-6-15 16:32 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

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分辨率和精度这两个,经常拿在一起说,才接触的时候经常混为一谈。$ j- j* i  p7 X9 l5 R
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3 G" V& h5 Q3 d- x: j0 Q对于ADC来说,这两样也是非常重要的参数,往往也决定了芯片价格,显然,我们都清楚同一个系列,16位AD一般比12位AD价格贵,但是同样是12位AD,不同厂商间又以什么参数区分性能呢?性能往往决定价格,那么什么参数对价格影响较大呢?不好意思,我其实还是有些迷惑的,但是看了下篇文章,至少知道“精度”是有很大影响力的。该篇文章主要解释ADC分辨率和精度的区别,非常详细且易懂,值得一看,全文如下:8 H. Y3 X/ I5 k8 X# V5 N% r9 a; M$ |: N# D
& ~" o( M( f$ E& y6 V, C
, {! j( C+ ~; H% \+ R# O* P  A. H最近做了一块板子,当然考虑到元器件的选型了,由于指标中要求精度比较高,所以对于AD的选型很慎重。
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很多人对于精度和分辨率的概念不清楚,这里我做一下总结,希望大家不要混淆。
- f. J  v, U1 d. G; f6 _& G/ P& F  e0 O  B# a
; l( v3 u- T' s% _% g$ h我们搞电子开发的,经常跟“精度”与“分辨率”打交道,这个问题不是三言两语能搞得清楚的,在这里只作抛砖引玉了。
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( S. E! K  e* q& K+ p1 X) e7 D& A简单点说,“精度”是用来描述物理量的准确程度的,而“分辨率”是用来描述刻度划分的。从定义上看,这两个量应该是风马牛不相及的。(是不是有朋友感到愕然^_^)。很多卖传感器的JS就是利用这一点来糊弄人的了。简单做个比喻:有这么一把常见的塑料尺(中学生用的那种),它的量程是10厘米,上面有100个刻度,最小能读出1毫米的有效值。那么我们就说这把尺子的分辨率是1毫米,或者量程的1%;而它的实际精度就不得而知了(算是0.1毫米吧)。当我们用火来烤一下它,并且把它拉长一段,然后再考察一下它。我们不难发现,它还有有100个刻度,它的“分辨率”还是1毫米,跟原来一样!然而,您还会认为它的精度还是原来的0.1毫米么?(这个例子是引用网上的,个人觉得比喻的很形象!)9 @. h0 i0 O: d* D2 w
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4 `4 O$ z+ t0 Q' b8 }回到电子技术上,我们考察一个常用的数字温度传感器:AD7416。供应商只是大肆宣扬它有10位的AD,分辨率是1/1024。那么,很多人就会这么欣喜:哇塞,如果测量温度0-100摄氏度,100/1024……约等于0.098摄氏度!这么高的精度,足够用了。但是我们去浏览一下AD7416的数据手册,居然发现里面赫然写着:测量精度0.25摄氏度!所以说分辨率跟精度完全是两回事,在这个温度传感器里,只要你愿意,你甚至可以用一个14位的AD,获得1/16384的分辨率,但是测量值的精度还是0.25摄氏度^_^
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所以很多朋友一谈到精度,马上就和分辨率联系起来了,包括有些项目负责人,只会在那里说:这个系统精度要求很高啊,你们AD的位数至少要多少多少啊……' F( t  Q$ j6 f; S4 S
0 d& M; v, `% ^1 X& B2 W! H5 w1 ]8 ^$ ^
其实,仔细浏览一下AD的数据手册,会发现跟精度有关的有两个很重要的指标:DNL和INL。似乎知道这两个指标的朋友并不多,所以在这里很有必要解释一下。
" \( Y* z# b' W9 ~7 e% F+ ?0 Q5 K* E! P
DNL:Differencial NonLiner——微分非线性度
; e2 r; R: z' N
9 r  v* U, p8 ?  z( r3 i5 P/ E2 _INL:Interger NonLiner——积分非线性度(精度主要用这个值来表示)5 v; A" A% q8 B& G7 z
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他表示了ADC器件在所有的数值点上对应的模拟值,和真实值之间误差最大的那一点的误差值。也就是,输出数值偏离线性最大的距离。单位是LSB(即最低位所表示的量)。2 |* g2 R# v1 |1 q- i& b
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- S( v' q8 A4 p. h. i当然,像有的AD如△—∑系列的AD,也用Linearity error 来表示精度。, C3 i! b: d' w- |% }" n0 w) S# Y) f3 u
8 r) q+ n+ M  p7 q: w8 [2 c) D0 U; i) P* `7 e2 C7 [
为什么有的AD很贵,就是因为INL很低。分辨率同为12bit的两个ADC,一个INL=±3LSB,而一个做到了±1.5LSB,那么他们的价格可能相差一倍。. m( P2 P0 @# d- u. @

5 R3 F! y/ r9 x) [' C9 o/ H( f& C! h% g* c' x
所以在这里帮大家把这两个概念理一下,以后大家就可以理直气壮的说精度和分辨率了,而不是将精度理解为分辨率。希望对大家有用!0 O; U$ Q% S( u2 I0 p5 J
; R. v0 F% r0 y2 D2 d# z0 f3 d7 i1 U2 Z8 }- A

/ X6 x9 T, ^' U# _# N2 g- l' V分辨率计算:测量电压范围/(2^AD位数-1);+ X1 b: j9 D+ y; P) w0 r2 ?, f
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