模数转换器性能参数对硬件选型的重要性

模数转换器性能参数是判定器件性能优劣的重要参考，因此了解性能参数对硬件选型来说是至关重要的。

量化误差与分辨率

A/D转换器的分辨率习惯上以输出二进制的位数或BCD码位数表示，即用4位二进制数来表示1位十进制数中的0~9这10个数码。分辨率一般有8位、10位、12位、14位、16位、24位，根据公式数字上最小变化量

1LSB=Vref/2^n

Vref为ADC的参考电压，分辨率越高那么可以分辨的电压越精确。

量化误差和分辨率是统一的。量化误差是由于有线数字对模拟数字进行离散取值（量化）而引起的误差。

量化误差是基本误差，举个例子，一个3bit的ADC，参考电压1V，那么可以用000表示电压0~0.125V的信号，但是0 ~0.125V内的各个电平就无法区分，这就是数字化之后带来的量化误差。因此，量化误差理论上为一个单位分辨率，即±1/2LSB。提高分辨率可减少量化误差。

转换精度

A/D转换精度反映了一个实际A/D转换器在量化值上与理想A/D转换器进行模/数转换的差值，可表示成绝对误差或相对误差，与一般测试仪器的定义相似。

转换时间、转换速率与采样时间

转换时间被定义为A/D转换器完成一次完整的测量所需要的时间，即从输入端加入信号到输出端出现相应数码的时间。

积分型AD的转换时间是毫秒级属低速AD，逐次比较型AD是微秒级属中速AD，全并行/串并行型AD可达到纳秒级。通常，转换速率是转换时间的倒数。

采样时间则是另外一个概念，是指两次转换的间隔。为了保证转换的正确完成，采样速率必须小于或等于转换速率。故有人习惯上将转换速率在数值上等同于采样速率也是可以接受的。常用单位是ksps和Msps，表示每秒采样千/百万次。

电源抑制比

电源抑制比（PSRR）反映A/D转换器对电源电压变化的抑制能力，用改变电源电压使数据发生±1LSB变化时所对应的电源电压变化范围来表示。

信噪比

信噪比是信号功率和总噪声功率（包括量化噪声，热噪声，白噪声等电路噪声）之比。信噪比的功率噪声是针对整个奈奎斯特采样区间内的噪声，其在第二奈奎斯特区间内略有下降，但是整体几乎是恒定不变的。

只考虑量化噪声的情况下SNR = 6.02N + 1.76dB，考虑奈奎斯特带宽内噪声，但是在实际使用中信号有效带宽往往小于fs/2，因此如果再后级采用数字滤波器滤去带宽外噪声，这样可以提高信噪比，公式如下图所示：

信噪比受到输入信号频率，采样频率，ADC 量化位数和输入信号幅值的影响，与输入信号的幅值成比例关系。提高 ADC 的采样频率，增加 ADC 的量化位数，可以有效提高信噪比。

信纳比

通过计算输入信号的均方根与在FFT分析中除直流分量外的所有噪声和失真分量的平方和根值之间的比值来得到 SINAD。

SINAD 值是一个特别有用的性能指标，因为它包含了A/D 转换器引入的所有噪声、失真和谐波所产生的影响SINAD=(S+N+D)/(D+N)。

A/D转换器选型一般原则

选择A/D转换器时需要考虑如下问题：

（1）A/D转换器应用的系统、输出数据的位数（分辨率）、系统要达到的精度和线性。

（2）输入A/D转换器的输入信号范围、极性、信号的驱动能力。

（3）对转换器输出的数字代码及其逻辑电平的要求。是否需要带输出锁存或三态门？是否通过计算机接口电路？是用外部时钟、内部时钟还是不用时钟？输出代码需要二进制码还是BCD码？是串行，还是并行？

（4）系统是在静态条件下还是在动态条件下工作？带宽要求如何？要求A/D转换器的转换时间为多少？采样速率为多少？是高速应用还是低速应用？

（5）要求参考电压是内部的还是外加的？是固定的还是可变的？

审核编辑：刘清