工程师详解：ENOB与有效分辨率的区别

您可能知道，有效位数(ENOB)和有效分辨率都是与ADC分辨率有关的参数。理解它们的区别并确定哪个更具相关性，是令ADC用户与应用工程师等极为困惑的问题，经常因此发生争论。

您认为哪个更重要?

ADC的分辨率位数(N)可决定ADC的动态范围(DR)，其代表ADC可测量的输入信号等级范围，通常以[dB]为单位。DR可定义为：

请注意，由于信号在给定时间视窗内的RMS幅值取决于信号幅值在该时间视窗内如何变化，因此ADC的DR变化取决于输入信号特征。对于其满量程范围(FSR)内的恒定DC输入而言，理想的N位ADC可分别测量FSR和FSR/2N的最大及最小RMS幅值。因此，ADC的DR为：

同理，对于幅值随ADCFSR变化而变化的正弦波信号输入而言，理想的N位ADC可测量(FSR/2)/√2的最大RMS幅值。正弦波输入信号的最小可测量RMS幅值受量化误差的限制，其近似于幅值为半个LSB或FSR/2N+1的锯齿波。幅值A的锯齿波RMS幅值为A/√3。因此，正弦波输入信号的理想ADC的DR是：

真正的ADC具有可降低DR的误差。事实上，根据输入信号特征的不同，在输入信号接近其最小值时，ADC输出有不同类型的误差占主导地位。

对于恒定DC输入而言，ADC的输出误差主要取决于所谓的“过渡”噪声，其包含ADC、ADC驱动器以及电源等组件的固有宽带散热噪声。如果ADC不存在较大的线性(DNL)问题，过渡噪声可在ADC输出端产生一个近似高斯代码分布。

图1：恒定DC输入的ADC输出代码直方图

本直方图的一个标准偏差(σHISTO)相当于过渡噪声的RMS值。在σHISTO>1LSB时，ADC的DCDR就会减小至：

将(2)和(4)组合起来，可重新计算出降低的分辨率或有效分辨率：

同理，对于时间变化的输入而言，ADC的输出包含动态误差(即量化噪声与失真)以及可降低DR的过渡噪声。改变后的DR通常被称为SINAD，重新计算的ADC分辨率被称为ENOB。因此：

总之，给定ADC可能具有不同的DR和分辨率，主要取决于输入是AC还是DC信号。因此，ADC分辨率有单独的衡量指标，其对应于不同的输入条件，即ENOB对应于AC输入，有效分辨率对应于DC输入。确定哪种更适合自然取决于您的应用。