adc1量化和编码

1，量化和编码

2， 最低有效位(LSB) 在n 位二进制数中，LIBS 对应的模拟输入量是满度范围(通常等于参

考电压V)的1/2n ，也就是量化单位。 3， 量化方式 最大量化误差1，有舍有入1/2LSB 2只舍不入1LSB 4， 单极性方式、双极性方式Un1polarmode ，Bipolarmode 当ADC 的模拟输入电压只允许为

正电压或只允许为负电压，即为单极性方式，转换结果用无符号的二进制数表示。当ADC 的模拟输入电压既可为正电压，也可为负电压时，即为双极性方式，转换结果常用二进制偏移码表示。

5， 满度范围(量程)Full range(Span) 满度范围、量程、输入范围(Input range)、输入量程(Input span)均指模拟输入量的最大允许值与最小允许值之差，英文缩写为FSR 。

6， 量化误差Quantizing error 量化误差是模拟输入量在量化取整过程中所引起的误差，又称

量化不确定度。量化误差是模数转换器固有的，其大小与分辨率直接相关.通常为士1/2LSB 或士1LSB 模拟输入量。

7， 量化噪声Quantization noise 当模数转换器输入一个线性增长的模拟电压时，其输出的数

字量是一个逐步增长的阶梯。如果用一个理想数模转换器(简称DAC)把输出的数字量恢

复成模拟电压，这个模拟电压与ADC 的模拟输入电压之间存在误差电压，该误差电压有效值即为量化噪声。 8， 量化间隔2

ref n

V

9， 精度Accuracy 产生各输出代码所需的模拟量(严格地说指该代码中点值)的实际值与理论

值之差的最大值称为精度。精度是零位误差、增益误差、积分线性误差、微分线性误差，温度漂移等综合因素引起的总误差。精度可以用LSB 的倍率表示，也可以用相对于满度范围的百分比表示(%FSR)。由于通过外部电路的调整可以减小零位误差和增益误差，但通常无法减小积分线性误差和微分线性误差，因此，积分线性误差和微分线性误差是影响转换精度的主要因素。一般来说分辨率高的ADC ，精度也比较高，但并非总是一致

的。精度是指转换器实际值与理论值之间的偏差，而分辨率是指对相邻数值加以区分的能力。有时候对信号处理的精度要求并不高，但所处理的信号动态范围很宽，那么一种高分辨率，而精度并不很高的ADC 是十分合适的，因为它的价格比既高分辨率又高精度的ADC 低得多。 10， 转换时间Conversion time ADC 完成一次转换所需的时间称为转换时间(模数转换从

启动到结束所用的时间或A/D 从转换控制信号到采集开始，到输出端得到稳定的数字信

号经过的时间)。

11， 转换速率conversion rate 转换速率 对于大多数ADC 来说，转换时间的倒数即为转

换速率(每秒转换次数)，但对于采样ADC 来说，转换速率应为转换时间和采样保持所需

时间之和的倒数。

1

=

转换速度（转换时间+复位时间）

1

conversion rate (conversion time reset time)

=+

数据输出速率output data rate 数据输出速率指单位时间内ADC 输出转换结果(数字输出信号)的次数，数据输出速率也被称为输出更新率((output update rate)或通过率(Throughput rate)。

信号和量化噪声比SQNR 信号和带内量化噪声功率比

12， 采样速度Sampling frequency （f sampling ）每秒钟ADC 读取模拟信号的次数。常用

KSPS(千次采样每秒)或MSPS(兆次采样每秒)表示。

14归一化功耗F 将A/D 转换器的总功豪一比较器功耗为单位进行归一化

用N 代表转换器总转换精度，n 代表每级精度，R 代表MDAc 功耗与Sub 一ADC 比较器功耗之比，F 代表归一化后的转换器系统总功耗《新型PipelineADc 系统建模与优化方法》pp,50 静态误差 13， 分辨率Resolution 2n

14，

失调误差offset error 相当于在理想输出曲线基础上在纵坐标上有一个平移。当模

拟输入为0时的输出模拟量。单位mv 或满量程的百分比。又指A/D 转换器最低的一个判决电平和理想A/D 转换器的最低判决电平之差。也可以定义指实际A/D 转换器和理想A/D 转换器的最低判决电平之差。零位误差(失调)Zeroerror(offset)零位误差又称输入失调，为实际模数转换曲线中数0的代码中点与理想模数转换曲线中数字0的代码中点的最大偏差。多数ADC 可以通过外部电路的调整，使零位误差减小到接近零。当ADC 工作在单极性方式时，从数字0到数字l 的变迁应发生在1/2LSB 模拟输入电压处，实际变迁点与这个理想变迁点的偏差称为单极性失调(Unipolar offset)。当ADC 工作在双极性方式时，从数字01……In 到数字10……000的变迁应发生在一1/2LSB 模拟输入电压处，实际变迁点与这个理想变迁点的偏差称为双极性零位误差(Bipolar zero error)。解决方法数ADC 可以通过外部电路的调整，使零位误差减小到接近零

15， 增益误差gain error 指实际A/D 转换器和理想A/D 转换器的最低判决电平对齐后最

高电平之差。也指转换器的实际转换曲线和理想转换曲线在满刻度时的差值，用mv 或满量程百分比。

为了消除非线性失真，有些时候可以采用预校正技术

见“6比特超高速全并行模数转换集成电路设计”沈志远5~9 16， 微分非线性DNL 是A/D 转换器实际转换特性的码宽与理想码宽（1LSB ）的相对

偏差单位LSB V V D N L -=

理想码宽

实际码宽LSB

V

当微分特性小于1表示没有失码

2， 积分非线性INL 又称线性误差。理想的模数转换器代码中点是一条直线，实际的模数

转换器代码中点与这条直线之间的最大偏差是积分非线性误差

失调和增益误差是线性误差，可通过软件和硬件消除。而DNL 和INL 是非线性误差，无法消除，只有通过电路设计，版图设计和校准技术减小。 动态误差

17， 信噪比 SNR

1） 在统计信号处理中，量化噪声本身是非线性的。但是，在某些情况下，如果输入信

号变化足够快或者有足够的随机性，量化噪声信号将是在士0.5△之间均匀分布的随机信号。这样量化噪声的概率密度是一个常数。量化噪声的概率密度分布函数图

在图中，可以看到概率密度函数人x)在士0.5△之间均匀分布，峰值为1/△， 这是因为概率密度函数在士二的积分必须为l ，即