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標題: 關(guān)于ADC分辨率和分辨率 [打印本頁]

作者: QWE4562012 時間: 2023-4-9 09:03
標題: 關(guān)于ADC分辨率和分辨率
1.怎么理解ADC的有效分辨率和PGA的增益誤差？
2.60000d的分辨率是什么意思？
3.ADC的精度、分辨率、是不是一個概念

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作者: angmall 時間: 2023-4-9 09:53
1. ADC的有效分辨率和PGA（程序增益放大器）的增益誤差都是與ADC性能相關(guān)的重要概念。

有效分辨率是指ADC在實際應(yīng)用中能夠提供的有效精度。它通常小于ADC的理論分辨率，因為ADC的實際輸出受到多種因素的影響，如噪聲、漂移和非線性。有效分辨率通常是以位（bit）的數(shù)量來表示，其值可以通過對ADC的輸出進行測試和分析來確定。

PGA的增益誤差是指PGA增益與理論增益之間的差異。在實際應(yīng)用中，PGA的增益通常不是完全精確的，可能由于器件本身的不完美或者外部環(huán)境的因素。增益誤差可以通過校準或者外部調(diào)節(jié)來減小，但不能完全消除。增益誤差會導(dǎo)致ADC的輸出值偏離真實值，從而降低ADC的精度。

在實際應(yīng)用中，有效分辨率和PGA的增益誤差都需要考慮。為了最大限度地提高ADC的性能，需要進行校準和優(yōu)化，以減小增益誤差并提高有效分辨率。

2. "60000d"通常表示一種數(shù)字萬用表（DMM）的分辨率，其中“d”代表“數(shù)位”（digit），是一種表示DMM分辨率的常用單位。在這種情況下，60000d意味著DMM可以顯示6位數(shù)字，并且具有60000個離散測量值。因此，該DMM的最小分辨度為1/60000，即約為0.0167毫伏（對于電壓測量）。該分辨率是指DMM能夠在最低位（LSB）級別上區(qū)分測量信號的最小變化量。在實際應(yīng)用中，該分辨率可以幫助確定測量精度，并決定DMM的可靠性和準確性。

3. ADC（模數(shù)轉(zhuǎn)換器）的精度和分辨率是兩個不同的概念，盡管它們經(jīng)常在同一上下文中被提到。

精度通常指ADC輸出值與輸入信號真實值之間的誤差。它可以用“最大誤差”或“最大不確定度”來描述，通常以百分比或以所測量的信號的實際單位為基礎(chǔ)。

分辨率是指ADC可以區(qū)分輸入信號中最小變化的大小。它通常以位（bit）的數(shù)量來描述，該位數(shù)表示ADC的輸出值的二進制位數(shù)。例如，8位ADC的分辨率為2^8 = 256個離散值，10位ADC的分辨率為2^10 = 1024個離散值。

因此，ADC的精度和分辨率是不同的概念，但它們都與ADC的性能有關(guān)，且在ADC的設(shè)計和應(yīng)用中都很重要。

作者: angmall 時間: 2023-4-9 09:59
PGA（Programmable Gain Amplifier，可編程增益放大器）的增益誤差通常用ppm（百萬分之幾，parts per million）表示，指的是實際增益與理論增益之間的差異，這個差異是以百萬分之幾為單位來表示的。

例如，如果PGA的理論增益為1.0000，而實際增益為1.000008，那么它的增益誤差為8 ppm。這意味著實際增益比理論增益多了8個百萬分之幾。增益誤差的大小越小，PGA的性能越好，可以提供更準確的放大和測量。

通常情況下，制造商會在數(shù)據(jù)手冊中標明PGA的增益誤差，以幫助用戶選擇最合適的器件。在實際應(yīng)用中，如果需要更高的增益精度，可以通過校準或者使用更高性能的器件來達到目標。

作者: angmall 時間: 2023-4-9 10:03
ADC（Analog-to-Digital Converter，模數(shù)轉(zhuǎn)換器）的有效分辨率指的是它能夠提供的有效精度，一般表示為位（bit）的數(shù)量。例如，一個24位ADC的理論分辨率為24位，但由于實際應(yīng)用中存在噪聲、偏差、非線性等因素，實際分辨率會降低。

在這個例子中，24位ADC的有效分辨率為20.7位，這意味著ADC的實際精度約為20.7位。這是通過測試和分析ADC的輸出來確定的。換句話說，ADC可以提供20.7位的有效精度，這意味著它能夠區(qū)分2的20.7次方個不同的信號水平。較高的有效分辨率通常意味著更準確的信號測量和更低的測量誤差。

需要注意的是，有效分辨率并不是唯一衡量ADC性能的指標。其他指標包括采樣率、信噪比、失調(diào)誤差、非線性等等。在選擇ADC時，需要綜合考慮各種指標，以確保選用的器件符合實際應(yīng)用需求。

作者: Hephaestus 時間: 2023-4-9 19:36
24位ADC的有效分辨率為20.7位意思是你給一個極其穩(wěn)定可靠的輸入電壓，輸出的24位數(shù)字量高20.7位是穩(wěn)定的，后面的數(shù)字是隨機的無效的。實際精度并沒有20.7位，還有非線性誤差等因素降低精度。

不過我很好奇，國產(chǎn)24位ADC在PGA=1還是能做到21位有效分辨率的，但是PGA=128的時候有效分辨率普遍在17位左右，樓主的芯片是突破天際了嗎？

作者: QWE4562012 時間: 2023-4-12 18:42

angmall 發(fā)表于 2023-4-9 09:53
1. ADC的有效分辨率和PGA（程序增益放大器）的增益誤差都是與ADC性能相關(guān)的重要概念。

有效分辨率是指AD ...

非常感謝

作者: QWE4562012 時間: 2023-4-12 18:45

Hephaestus 發(fā)表于 2023-4-9 19:36
24位ADC的有效分辨率為20.7位意思是你給一個極其穩(wěn)定可靠的輸入電壓，輸出的24位數(shù)字量高20.7位是穩(wěn)定的， ...

這個問題確實也不太好驗證！

作者: TTQ001 時間: 2023-4-13 08:30
樓上的angmall解釋的很詳細。謝謝。

作者: angmall 時間: 2023-4-13 09:55

TTQ001 發(fā)表于 2023-4-13 08:30
樓上的angmall解釋的很詳細。謝謝。

這個是ChatGPT的功勞。

作者: yuxuesuixing 時間: 2023-4-13 10:19
請問你喜歡一個這樣的尺子嗎，溫度高低會熱脹冷縮，印刷不精良很多格子看不清，還有些格子密集有些格子稀疏。

通過手冊學(xué)習(xí)模擬器件，一定避開低端IC，對于一低端adc來說，INL，DNL這種最重要的參數(shù)不說，內(nèi)部基準源漂移比誤差大幾倍，PGA失調(diào)電壓巨大都是常見現(xiàn)象，測試過好幾款低端ADC，基本都達不到手冊要求。

1.增益誤差：就是放大倍數(shù)誤差，就是內(nèi)部電阻舍不得用好的，比如放大個128倍實際并不精準，甚至還有可能漂移。
2.60000d意思就是我賣給你一個100米的米尺，雖然呢我寫的24位分辨率，能細分成16777216，也就是說我尺子每個格子是6微米左右，但是架不住我印刷精度低啊，實際上能看到的格子只有1.67mm一個格子。當然這沒算完
3.精度和分辨率當然不是一個概念，實際上都是以更差的指標為標準的。

再來說說基準誤差這個問題，如果是低精度應(yīng)用也就算了（低精度誰tm用高分辨率ADC呢），初始誤差還好說，我不行校準一下就算了，你基準溫漂都不敢標上去是不是因為他太大太丟人了？就算你50ppm40度偏差，100米測量之后誤差0.2米誰還敢用？

INL，DNL這種，一般就給你總結(jié)個：有效位數(shù)，標稱的有效位數(shù)：我實驗室環(huán)境下能變化這么多字，實際的有效位數(shù)：DNL差到?jīng)]法看。就像上面的100米尺子，我正常每1.67mm有一個能看清的格子，但是呢，我的格子疏密不一致，兩個格子之間有的0.67mm有的2.3mm（DNL）你想精確到1.67mm，對不起，不行。你只能每10個格子當一個格子用。那么INL又來了，我格子疏密不同是吧，可以接受是吧，只要疏密不同的均勻分布就好了，對不起，不行我就會有一些特別密的格子在一塊，有一些特別稀疏的格子在一塊，你以為經(jīng)過了10個格子就是16.7mm了？對不起，有可能是6.7mm哦還有可能是23mm哦，INL表示的就是距離標準值的最大偏差，所以只要這個指標不為0你還得縮小精度使用。所以現(xiàn)在你的尺子精度變成了0.5m了。

這感覺就像你買了一個萬用表，小數(shù)點后面六位數(shù)，經(jīng)過計算之后后面好幾位都沒啥用都是在瞎跳。當然了以上的數(shù)據(jù)都是想當然，實際肯定不是這個情況，只是給你一個大概的理解。

當然這也沒有完全結(jié)束，比如你做個電子秤，還會有你應(yīng)變片的實際精度，電源噪聲的騷擾，溫度漂移、年化漂移、高精度應(yīng)用下水平度誤差、空氣流動誤差等等諸多影響，實際肯定是打折又打折。

寫在最后：有個觀點是沒有垃圾的器件只有垃圾的工程師，當你對器件的參數(shù)質(zhì)疑時有人就拿出價格。誠然，價格可以忍讓一切不良，我想說，這些參數(shù)標注只是廠家的良心，我可以在價格上忍讓，但你讓我浪費的時間是回不來的，你可能曾經(jīng)輝煌或者未來騰達，但不代表你當下不是垃圾。我會因為價格低頭，但也會因為價格而昂首挺胸。

作者: Hephaestus 時間: 2023-4-13 22:40
以HX711、TM7707這兩款國產(chǎn)極其廉價ADC為例。
1）INL，DNL這種最重要的參數(shù)不說是對的，因為有效分辨率已經(jīng)很低，這兩個參數(shù)測不到。
2）PGA失調(diào)電壓大有辦法啊，TM7707有自校準模式來消除失調(diào)電壓，HX711固然有很大的失調(diào)電壓，但是根據(jù)其主要應(yīng)用是電子秤，有去皮操作，同樣可以消除誤差，國產(chǎn)芯片精打細算到了這種程度！
3）內(nèi)部基準源漂移比誤差大幾倍，這個雖然是真的，但是在大部分應(yīng)用中一點兒問題都沒有，因為測的是基準電壓和輸入電壓的比例，比如樓主的應(yīng)用是惠斯通電橋應(yīng)變片，基準電壓變大了10%輸入電壓會同步變大10%，后果就是沒有誤差。當然少數(shù)應(yīng)用比如高精度電壓表就是需要一個非常準確穩(wěn)定的基準電壓，那就外接基準唄，你總不能用兩塊錢的ADC實現(xiàn)幾百塊電壓基準的功能吧？

作者: 人工置頂員 時間: 2023-4-14 23:49
頂一下

作者: QWE4562012 時間: 2023-4-22 13:25

Hephaestus 發(fā)表于 2023-4-13 22:40
以HX711、TM7707這兩款國產(chǎn)極其廉價ADC為例。
1）INL，DNL這種最重要的參數(shù)不說是對的，因為有效分辨率已 ...

現(xiàn)在準備用HX711和CS32A010

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