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ADC位数与LSB误差(07-100)

—— ADC位数与LSB误差
作者:Microchip Technology Inc.时间:2008-04-18来源:电子产品世界

  当选择模数转换器()时,最低有效位()这一参数的含义是什么?有位工程师告诉我某某生产商的某款12位转换器只有7个可用位。也就是说,所谓12位的转换器实际上只有7位。他的结论是根据器件的失调误差和增益误差参数得出的,这两个参数的最大值如下:

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/81758.htm

  失调误差 =±3

  增益误差 =±5

  乍一看,觉得他似乎是对的。从上面列出的参数可知最差的技术参数是增益误差(±5 LSB)。进行简单的数学运算,12位减去5位分辨率等于7位,对吗?果真如此的话,生产商为何还要推出这样的器件呢?增益误差参数似乎表明只要购买成本更低的8位转换器就可以了,但看起来这又有点不对劲了。正如您所判断的,上面的说法是错误的。

  让我们重新来看一下LSB的定义。考虑一个12位串行转换器,它会输出由1或0组成的12位数串。通常,转换器首先送出的是最高有效位(MSB)(即LSB + 11)。有些转换器也会先送出LSB。在下面的讨论中,我们假设先送出的是MSB(如图1所示),然后依次送出MSB-1 (即 LSB + 10)和MSB -2(即LSB + 9)并依次类推。转换器最终送出MSB -11(即LSB)作为位串的末位。

  LSB这一术语有着特定的含义,它表示的是数字流中的最后一位,也表示组成满量程输入范围的最小单位。对于12位转换器来说,LSB的值相当于模拟信号满量程输入范围除以212 或 4,096的商。如果用真实的数字来表示的话,对于满量程输入范围为4.096V的情况,一个12位转换器对应的LSB大小为1mV。但是,将LSB定义为4096个可能编码中的一个编码对于我们的理解是有好处的。

  让我们回到开头的技术指标,并将其转换到满量程输入范围为4.096V的12位转换器中:

  失调误差 = ±3LSB =±3mV,

  增益误差 =±5LSB = ±5mV,
  
  这些技术参数表明转换器转换过程引入的误差最大仅为8mV(或 8个编码)。这绝不是说误差发生在转换器输出位流的LSB、LSB-1、LSB-2、LSB-3、LSB-4、LSB-5、LSB-6和 LSB-7 八个位上,而是表示误差最大是一个LSB的八倍(或8mV)。准确地说,转换器的传递函数可能造成在4,096个编码中丢失最多8个编码。丢失的只可能是最低端或最高端的编码。例如,误差为+8LSB ((+3LSB失调误差) + (+5LSB增益误差)) 的一个12位转换器可能输出的编码范围为0 至 4,088。丢失的编码为4088至4095。相对于满量程这一误差很小仅为其0.2%。与此相对,一个误差为-3LSB((-3LSB失调误差)—(-5LSB增益误差))的12位转换器输出的编码范围为3至4,095。此时增益误差会造成精度下降,但不会使编码丢失。丢失的编码为0、1和2。这两个例子给出的都是最坏情况。在实际的转换器中,失调误差和增益误差很少会如此接近最大值。

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关键词: ADC LSB

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