低带宽、高分辨率ADC的有用位数核算方法因公司而异,而器材的有用位数受噪声约束。有些公司规则运用有用分辨率来表明有用位数,ADI则规则运用峰峰值分辨率。峰峰值分辨率是指无闪耀位数,核算方法与有用分辨率不同。因而,要了解器材关于一项运用的真实功能,有必要确认所规则的是峰峰值分辨率仍是有用分辨率。
噪声
图1显现模仿输入接地时从一个Σ-Δ型ADC取得的典型直方图。抱负情况下,关于这一固定的直流模仿输入,输出码应为0。可是,因为噪声影响,稳定模仿输入存在一个码字散布。此噪声包含ADC内部的热噪声和模数转化进程引起的量化噪声。
图 1. 模仿输入接地时的直方图
码字散布一般为高斯散布。均方根噪声是经过从该直方图发生的曲线核算出的,曲线的宽度决议均方根噪声。高斯曲线的散布是从负无穷大到正无穷大。可是,99.99%的码字出现在6.6倍均方根噪声规模内。因而,峰峰值噪声为均方根噪声的6.6倍。
数据手册一般运用均方根噪声。噪声取决于所用的滤波器频率和增益设置。一般,当模仿输入规模缩小时,均方根噪声也会变小。可是,因为满量程模仿输入信号也被减小,因而有用位数下降。
ABOUT 峰峰值分辨率
大多数运用不期望在体系输出时看到码闪耀。例如,关于电子秤运用,无闪耀位数很重要。能够将ADC发生的数字字切断,使得在电子秤监视器上看不到闪耀位。
无噪声分辨率或峰峰值分辨率是依据数据手册给出的噪声值核算出的。首要核算信噪比(SNR):
SNR = 20log(噪声/满量程输入)
ADI一般规则运用峰峰值分辨率或无噪声码分辨率,这是运用峰值噪声(等于均方根噪声的6.6倍)核算SNR而取得的。从信噪比核算中能够确认精度:
SNR = 6.02N + 1.76 = 20log(峰值噪声/满量程输入)
从AD7719数据手册可知,当模仿输入规模为+2.56 V且数据更新速率为5.35 Hz时,均方根噪声等于1.25μV。依据该数据核算信噪比:
(20log((6.6 × 1.25E–6)/(2.56 × 2)) = –115.85 dB
据此核算峰峰值分辨率:
115.85 = 6.02N + 1.76 => N = (115.85 – 1.76)/6.02 = 19 Bits
因而,在上述条件下,19个MSB中无闪耀位。
ABOUT有用分辨率
有些公司规则运用有用分辨率,而不是峰峰值分辨率。有用分辨率是经过均方根噪声而非峰值噪声核算出的。运用均方根噪声核算信噪比:
(20log((1.25E–6)/(2.56 × 2)) = – 132.25 dB
据此核算有用分辨率:
132.25 = 6.02N + 1.76 =>
N = (132.25 – 1.76)/6.02 = 21.7 Bits
因而,有用分辨率 = 峰峰值分辨率 + 2.7位。
评价ADC时,应当认识到有用分辨率与峰峰值分辨率的核算方法不同,有用分辨率比峰峰值分辨率大2.7位。此外,有用分辨率没有杰出闪耀位数,峰峰值分辨率则指出了不闪耀的位数,因而能更好地表明功能。