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工程师详解ENOB与有效分辨率的区别

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来源: 作者: 2018-10-25 11:21:59

工程师详解:ENOB与有效分辨率的区别

导读:

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(HISTO)相当于过渡噪声的RMS值。在HISTO1LSB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。

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