关于ADC分辨率和分辨率

ID:668004 · 发表于 2023-4-9 09:03

1.怎么理解ADC的有效分辨率和PGA的增益误差？
2.60000d的分辨率是什么意思？
3.ADC的精度、分辨率、是不是一个概念

ID:155507 · 发表于 2023-4-9 09:53

1. ADC的有效分辨率和PGA（程序增益放大器）的增益误差都是与ADC性能相关的重要概念。

有效分辨率是指ADC在实际应用中能够提供的有效精度。它通常小于ADC的理论分辨率，因为ADC的实际输出受到多种因素的影响，如噪声、漂移和非线性。有效分辨率通常是以位（bit）的数量来表示，其值可以通过对ADC的输出进行测试和分析来确定。

PGA的增益误差是指PGA增益与理论增益之间的差异。在实际应用中，PGA的增益通常不是完全精确的，可能由于器件本身的不完美或者外部环境的因素。增益误差可以通过校准或者外部调节来减小，但不能完全消除。增益误差会导致ADC的输出值偏离真实值，从而降低ADC的精度。

在实际应用中，有效分辨率和PGA的增益误差都需要考虑。为了最大限度地提高ADC的性能，需要进行校准和优化，以减小增益误差并提高有效分辨率。

2. "60000d"通常表示一种数字万用表（DMM）的分辨率，其中“d”代表“数位”（digit），是一种表示DMM分辨率的常用单位。在这种情况下，60000d意味着DMM可以显示6位数字，并且具有60000个离散测量值。因此，该DMM的最小分辨度为1/60000，即约为0.0167毫伏（对于电压测量）。该分辨率是指DMM能够在最低位（LSB）级别上区分测量信号的最小变化量。在实际应用中，该分辨率可以帮助确定测量精度，并决定DMM的可靠性和准确性。

3. ADC（模数转换器）的精度和分辨率是两个不同的概念，尽管它们经常在同一上下文中被提到。

精度通常指ADC输出值与输入信号真实值之间的误差。它可以用“最大误差”或“最大不确定度”来描述，通常以百分比或以所测量的信号的实际单位为基础。

分辨率是指ADC可以区分输入信号中最小变化的大小。它通常以位（bit）的数量来描述，该位数表示ADC的输出值的二进制位数。例如，8位ADC的分辨率为2^8 = 256个离散值，10位ADC的分辨率为2^10 = 1024个离散值。

因此，ADC的精度和分辨率是不同的概念，但它们都与ADC的性能有关，且在ADC的设计和应用中都很重要。

ID:155507 · 发表于 2023-4-9 09:59

PGA（Programmable Gain Amplifier，可编程增益放大器）的增益误差通常用ppm（百万分之几，parts per million）表示，指的是实际增益与理论增益之间的差异，这个差异是以百万分之几为单位来表示的。

例如，如果PGA的理论增益为1.0000，而实际增益为1.000008，那么它的增益误差为8 ppm。这意味着实际增益比理论增益多了8个百万分之几。增益误差的大小越小，PGA的性能越好，可以提供更准确的放大和测量。

通常情况下，制造商会在数据手册中标明PGA的增益误差，以帮助用户选择最合适的器件。在实际应用中，如果需要更高的增益精度，可以通过校准或者使用更高性能的器件来达到目标。

ID:155507 · 发表于 2023-4-9 10:03

ADC（Analog-to-Digital Converter，模数转换器）的有效分辨率指的是它能够提供的有效精度，一般表示为位（bit）的数量。例如，一个24位ADC的理论分辨率为24位，但由于实际应用中存在噪声、偏差、非线性等因素，实际分辨率会降低。

在这个例子中，24位ADC的有效分辨率为20.7位，这意味着ADC的实际精度约为20.7位。这是通过测试和分析ADC的输出来确定的。换句话说，ADC可以提供20.7位的有效精度，这意味着它能够区分2的20.7次方个不同的信号水平。较高的有效分辨率通常意味着更准确的信号测量和更低的测量误差。

需要注意的是，有效分辨率并不是唯一衡量ADC性能的指标。其他指标包括采样率、信噪比、失调误差、非线性等等。在选择ADC时，需要综合考虑各种指标，以确保选用的器件符合实际应用需求。

ID:883242 · 发表于 2023-4-9 19:36

24位ADC的有效分辨率为20.7位意思是你给一个极其稳定可靠的输入电压，输出的24位数字量高20.7位是稳定的，后面的数字是随机的无效的。实际精度并没有20.7位，还有非线性误差等因素降低精度。

不过我很好奇，国产24位ADC在PGA=1还是能做到21位有效分辨率的，但是PGA=128的时候有效分辨率普遍在17位左右，楼主的芯片是突破天际了吗？

ID:668004 · 发表于 2023-4-12 18:42

angmall 发表于 2023-4-9 09:53
1. ADC的有效分辨率和PGA（程序增益放大器）的增益误差都是与ADC性能相关的重要概念。

有效分辨率是指AD ...

非常感谢

ID:668004 · 发表于 2023-4-12 18:45

Hephaestus 发表于 2023-4-9 19:36
24位ADC的有效分辨率为20.7位意思是你给一个极其稳定可靠的输入电压，输出的24位数字量高20.7位是稳定的， ...

这个问题确实也不太好验证！

ID:420836 · 发表于 2023-4-13 08:30

楼上的angmall解释的很详细。谢谢。

ID:155507 · 发表于 2023-4-13 09:55

TTQ001 发表于 2023-4-13 08:30
楼上的angmall解释的很详细。谢谢。

这个是ChatGPT的功劳。

ID:1065084 · 发表于 2023-4-13 10:19

请问你喜欢一个这样的尺子吗，温度高低会热胀冷缩，印刷不精良很多格子看不清，还有些格子密集有些格子稀疏。

通过手册学习模拟器件，一定避开低端IC，对于一低端adc来说，INL，DNL这种最重要的参数不说，内部基准源漂移比误差大几倍，PGA失调电压巨大都是常见现象，测试过好几款低端ADC，基本都达不到手册要求。

1.增益误差：就是放大倍数误差，就是内部电阻舍不得用好的，比如放大个128倍实际并不精准，甚至还有可能漂移。
2.60000d意思就是我卖给你一个100米的米尺，虽然呢我写的24位分辨率，能细分成16777216，也就是说我尺子每个格子是6微米左右，但是架不住我印刷精度低啊，实际上能看到的格子只有1.67mm一个格子。当然这没算完
3.精度和分辨率当然不是一个概念，实际上都是以更差的指标为标准的。

再来说说基准误差这个问题，如果是低精度应用也就算了（低精度谁tm用高分辨率ADC呢），初始误差还好说，我不行校准一下就算了，你基准温漂都不敢标上去是不是因为他太大太丢人了？就算你50ppm40度偏差，100米测量之后误差0.2米谁还敢用？

INL，DNL这种，一般就给你总结个：有效位数，标称的有效位数：我实验室环境下能变化这么多字，实际的有效位数：DNL差到没法看。就像上面的100米尺子，我正常每1.67mm有一个能看清的格子，但是呢，我的格子疏密不一致，两个格子之间有的0.67mm有的2.3mm（DNL）你想精确到1.67mm，对不起，不行。你只能每10个格子当一个格子用。那么INL又来了，我格子疏密不同是吧，可以接受是吧，只要疏密不同的均匀分布就好了，对不起，不行我就会有一些特别密的格子在一块，有一些特别稀疏的格子在一块，你以为经过了10个格子就是16.7mm了？对不起，有可能是6.7mm哦还有可能是23mm哦，INL表示的就是距离标准值的最大偏差，所以只要这个指标不为0你还得缩小精度使用。所以现在你的尺子精度变成了0.5m了。

这感觉就像你买了一个万用表，小数点后面六位数，经过计算之后后面好几位都没啥用都是在瞎跳。当然了以上的数据都是想当然，实际肯定不是这个情况，只是给你一个大概的理解。

当然这也没有完全结束，比如你做个电子秤，还会有你应变片的实际精度，电源噪声的骚扰，温度漂移、年化漂移、高精度应用下水平度误差、空气流动误差等等诸多影响，实际肯定是打折又打折。

写在最后：有个观点是没有垃圾的器件只有垃圾的工程师，当你对器件的参数质疑时有人就拿出价格。诚然，价格可以忍让一切不良，我想说，这些参数标注只是厂家的良心，我可以在价格上忍让，但你让我浪费的时间是回不来的，你可能曾经辉煌或者未来腾达，但不代表你当下不是垃圾。我会因为价格低头，但也会因为价格而昂首挺胸。

ID:883242 · 发表于 2023-4-13 22:40

以HX711、TM7707这两款国产极其廉价ADC为例。
1）INL，DNL这种最重要的参数不说是对的，因为有效分辨率已经很低，这两个参数测不到。
2）PGA失调电压大有办法啊，TM7707有自校准模式来消除失调电压，HX711固然有很大的失调电压，但是根据其主要应用是电子秤，有去皮操作，同样可以消除误差，国产芯片精打细算到了这种程度！
3）内部基准源漂移比误差大几倍，这个虽然是真的，但是在大部分应用中一点儿问题都没有，因为测的是基准电压和输入电压的比例，比如楼主的应用是惠斯通电桥应变片，基准电压变大了10%输入电压会同步变大10%，后果就是没有误差。当然少数应用比如高精度电压表就是需要一个非常准确稳定的基准电压，那就外接基准呗，你总不能用两块钱的ADC实现几百块电压基准的功能吧？

ID:301191 · 发表于 2023-4-14 23:49

顶一下

ID:668004 · 发表于 2023-4-22 13:25

Hephaestus 发表于 2023-4-13 22:40
以HX711、TM7707这两款国产极其廉价ADC为例。
1）INL，DNL这种最重要的参数不说是对的，因为有效分辨率已 ...

现在准备用HX711和CS32A010

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