本指南旨在帮助工程师为他们的设计选择模数转换器。

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当你想要建立一个跟踪模拟电压的系统时,你需要一个模数转换器(ADC),这样你的微控制器或计算机就可以读取和记录结果。如果你想要良好的测量,你可以选择一个你愿意支付的分辨率最高的ADC,对吗?

没那么快。

ADC的分辨率和输出质量之间只有模糊的联系。许多16位adc实际上作为7位adc和9位随机数生成器运行。

这是怎么呢

ADC的静态性能由一个名为无噪声编码分辨率,或NFCR,通常定义为ADC输入引脚的均方根(RMS)输入参考噪声的6倍。

ADC的动态性能由我调用的值控制孔径回转速率,或ASR.它取决于你通常在数据表中找不到的值。

这些语句包含许多未定义的术语,本教程将详细介绍这些定义。一旦你理解了它们,你就能在下次寻找ADC时做出更明智的决定。

基本词汇

让我们先从一些最简单的术语开始:

  • 这个词静态指的是信号保持不变,或变化缓慢。
  • 这个词动态指快速变化的信号。

“慢”和“快”之间的区别取决于你测量的是什么,但通常可以归结为,“当我测量的时候,我关心信号的变化吗?”如果你能说“不”,输入是静态的。如果你必须说“是”,输入是动态的。

对于动态读数,要测量的信号的转换速率(信号变化的速度)对所需的ADC类型有很大影响。

  • 一个代码是ADC的输出。

在大多数情况下,代码是二进制数,但它并不一定是。唯一真正的限制是不同的码表示ADC输入端的不同电压。

二进制对于精确的模拟工作是不方便的,因为从一个连续值到下一个值的不同位数会发生变化:将0010更改为0011只翻转了一位,而将0111更改为1000则翻转了所有四位。如果比特翻转对测量质量有任何影响(在精确工作中,你假设一切有一定的影响),输出的质量可以随着输出值本身的变化而变化。

许多adc使用格雷码至少在内部,因为从一个格雷码值到下一个值只有一个位变化。其他adc使用更先进的技术,称为'美白转换使从一个值到下一个值的变化看起来像随机噪声。

既然我用了这个词

  • 这个词噪音本身很复杂,可以有自己的页面,但是:
  • 输入参考噪声描述一种简化噪声计算的方法。

没有一个真正的电子设备是完美的,每个真正的电路在几个地方都有噪声。试图描述这种系统是很困难的,在大多数情况下,我们甚至都没有尝试。

相反,我们假设电路是无噪声的,并想象将噪声发生器连接到输入端。只要我们从相同的输入信号中得到等量的输出噪声,简化的模型就足够有用。这个过程——用一个完美的组件替换一个真实的组件,并在输入端添加一个噪声源——被称为“将噪声引用到输入端”。

有一个术语我还没用过,但将来会经常用到,那就是:

  • 最低有效位1 lsb

1LSB有两个常见的定义,看起来很像,但实际上非常不同:

  1. 使ADC从一个输出代码转移到另一个输出代码的最小输入更改。
  2. 输入的最小变化可以重复测量。

这些定义之间的区别在于“可重复地”这个词及其与噪音的联系,所以让我们来看看这篇文章中的反派角色……

本指南首次发布于2019年5月23日。最后更新日期为2019年5月23日。

本页(概述)最后更新于2016年5月20日。

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