關于ADC分辨率和分辨率

ID:668004 · 發表于 2023-4-9 09:03

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

ID:155507 · 發表于 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性能相關的重要概念。

有效分辨率是指ADC在實際應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境的因素。增益誤差可以通過校準或者外部調節來減小，但不能完全消除。增益誤差會導致ADC的輸出值偏離真實值，從而降低ADC的精度。

在實際應用中，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"通常表示一種數字萬用表（DMM）的分辨率，其中“d”代表“數位”（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）級別上區分測量信號的最小變化量。在實際應用中，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（模數轉換器）的精度和分辨率是兩個不同的概念，盡管它們經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。

分辨率是指ADC可以區分輸入信號中最小變化的大小。它通常以位（bit）的數量來描述，該位數表示ADC的輸出值的二進制位數。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，且在ADC的設計和應用中都很重要。

ID:155507 · 發表于 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，制造商會在數據手冊中標明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。

ID:155507 · 發表于 2023-4-9 10:03

ADC（Analog-to-Digital Converter，模數轉換器）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）的數量。例如，一個24位ADC的理論分辨率為24位，但由于實際應用中存在噪聲、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用需求。

ID:883242 · 發表于 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定可靠的輸入電壓，輸出的24位數字量高20.7位是穩定的，后面的數字是隨機的無效的。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？

ID:668004 · 發表于 2023-4-12 18:42

angmall 發表于 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性能相關的重要概念。

有效分辨率是指AD ...

非常感謝

ID:668004 · 發表于 2023-4-12 18:45

Hephaestus 發表于 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定可靠的輸入電壓，輸出的24位數字量高20.7位是穩定的， ...

這個問題確實也不太好驗證！

ID:420836 · 發表于 2023-4-13 08:30

樓上的angmall解釋的很詳細。謝謝。

ID:155507 · 發表于 2023-4-13 09:55

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

這個是ChatGPT的功勞。

ID:1065084 · 發表于 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。

通過手冊學習模擬器件，一定避開低端IC，對于一低端adc來說，INL，DNL這種最重要的參數不說，內部基準源漂移比誤差大幾倍，PGA失調電壓巨大都是常見現象，測試過好幾款低端ADC，基本都達不到手冊要求。

1.增益誤差：就是放大倍數誤差，就是內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，一般就給你總結個：有效位數，標稱的有效位數：我實驗室環境下能變化這么多字，實際的有效位數：DNL差到沒法看。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，小數點后面六位數，經過計算之后后面好幾位都沒啥用都是在瞎跳。當然了以上的數據都是想當然，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束，比如你做個電子秤，還會有你應變片的實際精度，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，當你對器件的參數質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。

ID:883242 · 發表于 2023-4-13 22:40

以HX711、TM7707這兩款國產極其廉價ADC為例。
1）INL，DNL這種最重要的參數不說是對的，因為有效分辨率已經很低，這兩個參數測不到。
2）PGA失調電壓大有辦法啊，TM7707有自校準模式來消除失調電壓，HX711固然有很大的失調電壓，但是根據其主要應用是電子秤，有去皮操作，同樣可以消除誤差，國產芯片精打細算到了這種程度！
3）內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，比如樓主的應用是惠斯通電橋應變片，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。當然少數應用比如高精度電壓表就是需要一個非常準確穩定的基準電壓，那就外接基準唄，你總不能用兩塊錢的ADC實現幾百塊電壓基準的功能吧？

ID:301191 · 發表于 2023-4-14 23:49

頂一下

ID:668004 · 發表于 2023-4-22 13:25

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

現在準備用HX711和CS32A010

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關于ADC分辨率和分辨率

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