争论:ENOB还是有效分辨率?

您可能知道,ENOB(“有效位数”)和有效分辨率都是与ADC分辨率相关的参数。了解它们之间的差异,确定哪一个更相关,是ADC用户和应用工程师经常感到困惑和争论的主题。

您认为哪一个更重要?

ADC的分辨率位数(N)决定ADC的动态范围(DR),DR表示ADC可以测量的输入信号电平范围。DR通常以(dB)为单位,定义为:

 

注意,由于给定时间窗口上的信号的RMS幅值取决于信号幅值在该时间窗口上如何变化,所以ADC的DR根据输入信号特性而改变。对于其满量程范围(FSR)上的恒定直流输入,理想的N位ADC分别测量FSR和FSR/2N的最大和最小RMS幅值。因此,ADC的DR为:

 

类似地,对于随ADC的FSR而变化的正弦输入,理想的N位ADC测量的RMS最大值为(FSR/2)/√2。正弦输入的可测量RMS最小幅值受量化误差限制,该量化误差值约为LSB一半或FSR/2N+1的锯齿波。振幅为A的锯齿波形的RMS振幅为A/√3。因此,正弦输入理想ADC的DR为:

 

 

实际上,ADC的误差会降低DR。事实上,根据输入信号特性,当输入信号接近其最小值时,ADC输出会有不同类型的误差。

对于恒定直流输入,ADC的输出误差主要是所谓的“转换”噪声,由ADC、驱动器、电源等固有的宽带热噪声组成。如果ADC没有总线性度(DNL)问题,则转换噪声在ADC输出端产生近似高斯的代码分布。

 

1:恒定直流输入ADC输出代码直方图

 

该直方图的标准差(σHISTO)对应转换噪声的RMS值。对于σHISTO>1 LSB,ADC的直流DR降至:

 

 

降低的分辨率或有效分辨率可以通过(2)和(4)计算:

类似地,对于时变输入,除了降低DR的转换噪声之外,ADC的输出还包含动态误差,即量化噪声和失真。更改的DR通常称为SINAD,重新计算的ADC分辨率称为ENOB。因此,

 

 

总之,依据输入是交流还是直流信号,特定的ADC可以有不同的DR和分辨率。因此,对不同的输入条件,对应的ADC分辨率有独立的标准——交流输入的ENOB,直流输入的有效分辨率。当然,决定哪个更合适取决于您的应用。

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原文链接: 

https://e2e.ti.com/blogs_/b/precisionhub/archive/2014/06/13/a-bone-of-contention-enob-or-effective-resolution