工程師詳解:ENOB與有效分辨率的區(qū)別
您可能知道,有效位數(shù)(ENOB)和有效分辨率都是與ADC分辨率有關(guān)的參數(shù)。理解它們的區(qū)別并確定哪個更具相關(guān)性,是令A(yù)DC用戶與應(yīng)用工程師等極為困惑的問題,經(jīng)常因此發(fā)生爭論。
本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/201807/384199.htm您認為哪個更重要?
ADC的分辨率位數(shù)(N)可決定ADC的動態(tài)范圍(DR),其代表ADC可測量的輸入信號等級范圍,通常以[dB]為單位。DR可定義為:
請注意,由于信號在給定時間視窗內(nèi)的RMS幅值取決于信號幅值在該時間視窗內(nèi)如何變化,因此ADC的DR變化取決于輸入信號特征。對于其滿量程范圍(FSR)內(nèi)的恒定DC輸入而言,理想的N位ADC可分別測量FSR和FSR/2N的最大及最小RMS幅值。因此,ADC的DR為:
同理,對于幅值隨ADCFSR變化而變化的正弦波信號輸入而言,理想的N位ADC可測量(FSR/2)/√2的最大RMS幅值。正弦波輸入信號的最小可測量RMS幅值受量化誤差的限制,其近似于幅值為半個LSB或FSR/2N+1的鋸齒波。幅值A(chǔ)的鋸齒波RMS幅值為A/√3。因此,正弦波輸入信號的理想ADC的DR是:
真正的ADC具有可降低DR的誤差。事實上,根據(jù)輸入信號特征的不同,在輸入信號接近其最小值時,ADC輸出有不同類型的誤差占主導(dǎo)地位。
對于恒定DC輸入而言,ADC的輸出誤差主要取決于所謂的“過渡”噪聲,其包含ADC、ADC驅(qū)動器以及電源等組件的固有寬帶散熱噪聲。如果ADC不存在較大的線性(DNL)問題,過渡噪聲可在ADC輸出端產(chǎn)生一個近似高斯代碼分布。
圖1:恒定DC輸入的ADC輸出代碼直方圖
本直方圖的一個標準偏差(σHISTO)相當于過渡噪聲的RMS值。在σHISTO>1LSB時,ADC的DCDR就會減小至:
將(2)和(4)組合起來,可重新計算出降低的分辨率或有效分辨率:
同理,對于時間變化的輸入而言,ADC的輸出包含動態(tài)誤差(即量化噪聲與失真)以及可降低DR的過渡噪聲。改變后的DR通常被稱為SINAD,重新計算的ADC分辨率被稱為ENOB。因此:
總之,給定ADC可能具有不同的DR和分辨率,主要取決于輸入是AC還是DC信號。因此,ADC分辨率有單獨的衡量指標,其對應(yīng)于不同的輸入條件,即ENOB對應(yīng)于AC輸入,有效分辨率對應(yīng)于DC輸入。確定哪種更適合自然取決于您的應(yīng)用。
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