市面上ADC有很多，不同的ADC價格相去甚遠，所以我們到底應(yīng)該如何去選ADC？

先從知道參數(shù)是什么開始！

Resolution 分辨率

ADC的resolution一般用位數(shù)表示，比較常見的是 8bits～24bits，其中這個8bits代表的是2的8次方

式1: 2^8=256

不過他是從0開始算，要256要減去一個1，255換成16進制剛好是FF，插個題外話，不知道大家換算16進制是怎么換算的我換算的方法如下

這個resolution代表你可以把基準電壓分成多少份，換成符合國情的說法，ADC就是一個稱，Resolution越高就表示同樣能稱的范圍內(nèi)，稱的最小刻度越細，最小刻度一兩的稱是稱不了一錢的東西。稱也能稱只是很不準。

Reference

有的ADC內(nèi)部自帶Reference，有的ADC則沒有內(nèi)部Reference，reference顧名思義就是基準的意思，resolution是把電壓分成多少份，reference就是被分成多少份的電壓。Reference最為重要的是精度和其穩(wěn)定性。

因為reference是電路的唯一標準，初始精度就顯得尤為重要。若是和外部DMM匹配對ADC的采樣值進行校準，那么這個初始精度就不那么重要了。

當前用的最多的估計是TL431，我們一起看看

圖2: TL431初始精度

如果你是當2495mV用的話，ADC采集的最高偏差約2.2%，但這個偏差是個固定值，可以和ADC的Gain Error在一起被校準掉。因為其本質(zhì)就是會導(dǎo)致ADC的斜率不對。詳情見觀電路-csa與系統(tǒng)。

Reference的輸出電壓會隨著溫度的變化而變化，典型的表述方式是ppm/degree C，我們一起看看TL431的溫度漂移。

圖3:TL431溫漂

92/100萬 ≈ 1/1萬 也就是說溫度每變化一度，TL431的輸出電壓就會變0.2495mV正常溫度變化一般是不止1℃的變化，在用作電源基準的場合基本上都能有20℃左右的變化，若是使用TL431可能就會引起5mV左右的基準變化。而我們看看內(nèi)部自帶基準的ADC ADX122內(nèi)部基準的水平如何。

圖4: ADX122溫漂

它并沒有直接描述其內(nèi)部基準的溫漂是多少，而是告訴我們ADC的Gain drfit是多少，因為ADX122內(nèi)部還有一些PGA什么，這些東西的溫漂也會造成ADC輸出結(jié)果的偏差，事實上我們關(guān)心的是ADC的輸出結(jié)果到底是如何，給出Gain Drift我們也能直觀的得出ADC的輸出結(jié)果會怎么樣的變化。

在FSR=±0.256V時候約8ppm/℃，約等于8uV/℃，公平的給他上個20℃約0.16mV帶入±0.256V在比一下約3%%，表示當溫度變化20℃采集到同個電壓≈有3%%的偏差。

ADC采集的理想曲線應(yīng)當是條45°的斜線，但是因為Gain error的存在這個斜線不是完美的45°，這個斜線的偏差會導(dǎo)致輸出結(jié)果的偏差，下圖為理想曲線↓根據(jù)下圖的斜線也就明白Gain error對采樣的影響。

圖5:ADX122 CODE Transition diagram

Reference的輸出不僅會隨著溫度的變化而變化，也會隨著時間的變化而變化，在手冊中一般以long term drift出現(xiàn)，或者叫做LTD，在工業(yè)系統(tǒng)中LTD非常重要，經(jīng)常有聽這機器一年要校準一次，這機器xx校準一次。很大的原因和LTD有關(guān)系。我們看看ref5025的LTD↓

圖6:REF5025 Long Term stability

可以看到VSSOP-8的LTD是25ppm/1000Hr 就是說每1000小時ref5025會變化2.5u也就是41天變化2.5uV,對于這個變化主要還是看設(shè)備的精度要求是多少，多長時間校準一次。具體設(shè)備具體自己分析。

另外reference的PSRR有時候也是非常重要，尤其是開關(guān)電源供電的情況下，PSRR指的是當輸入電壓變化時候輸出電壓的變化。如果開關(guān)電源的輸出紋波比較大將會直接影響Reference的輸出電壓。建議選擇LDO為reference供電，避免因為電源太爛導(dǎo)致reference輸出抖得不行，LD50x的輸出有各種選擇適合各種基準。

圖7:LD50x選型手冊

圖8: LD50X PSRR

從圖8可以看出來，ld50x的PSRR變化，典型的reference芯片加ADC的功耗大多在10ma左右，典型的開關(guān)電源一般都在100Khz左右，若是在板上的DC/DC他們的開關(guān)頻率會更高一般是650Khz~2Mhz，我們看LD50X的PSRR在100Khz時候接近60db，約1000倍，也就是說輸入變化1V輸出變化1mV，正常來說開關(guān)電源輸出紋波并不會那么高，并且reference芯片本身也有一些PSRR兩級衰減可以保證輸出的電壓是干凈的。另外值得一提的是，LD50X的噪聲特性特別好，適合給各種精密傳感器用作模擬供電。

圖9:LD50X簡介

Full scale error 滿量程誤差

滿量程誤差指的是當ADC讀取的最大值和理想最大值的差距，比如說12bits（參考為4.095V）的ADC轉(zhuǎn)換了一個4095 LSB的值時候，理想的話此時的輸入電壓應(yīng)該就是4.095V，但是由于ADC的輸入offset的存在，和Gain error的存在,就產(chǎn)生了full scale error，說到底還是理想直線和實際直線的偏差。Gain error和offset error參考觀電路-csa與系統(tǒng)。

DNL微分非線形

若是我們將ADC的每個LSB跳變電壓點畫出來在連上線我們會發(fā)現(xiàn)，這個線并不是絕對直的直線，就算我們校準其offset以及校準其Gain error，將其往理想直線上挪，我們也會發(fā)現(xiàn)其跳變電壓點和理想跳變電壓點的偏差，DNL定義了理想跳變點與實際跳變點的最大差值。

比如說，當輸入電壓往上加1LSB，但是ADC沒有任何反應(yīng)，當輸入電壓加到1.5LSB時候ADC的輸出Code才發(fā)生變化，這時候我們可以說DNL為+0.5LSB，同理，當輸入電壓往上加到0.5LSB其輸出Code就發(fā)生改變我們可以說他的DNL為-0.5LSB，一個好記的方法就是多出來電壓才變的是+LSB，欠電壓就變的是-LSB。

INL積分非線形

Integral non-linearity積分非線形就是DNL的合集，它所代表的是理想和實際的最大垂直差值，比如說當在001到100的這個output code range里時DNL都是負值，當我輸入一電壓使其達到011，這時我的ADC實際輸出code是高于理想輸出code的，在ADC的整個范圍內(nèi)去尋找理想曲線和實際曲線的區(qū)別，找到垂直誤差最大的點就是ADC的INL最大值使用LSB來表示。若是實際輸出Code高于理想輸出Code此時INL為+的，若是實際輸出Code低于理想輸出Code則INL為-的。

圖1:INL曲線

有點像你給酒缸里面灌水，理想狀況下可能是一勺子水液位升1cm，但實際上酒缸的桶不太規(guī)則，在開始時候酒缸的DNL為負的，但到了酒缸最中間的位置他的DNL為正的。最終我們根據(jù)給酒缸灌水液位上升曲線和一勺1cm液位上升曲線找出他的INL，實際上和酒缸的外形有關(guān)系。

那么非線形如何影響我們的實際系統(tǒng)呢？

比如說你的采樣精度要達到1/10000，你使用的是16bit的ADC他的INL為10LSB，也就是說在校準掉Gain error和offset error后理想采樣LSB和實際采樣LSB差10LSB，也就代表理想和實際可能最大會差10LSB，所以就算你選了16bit的ADC你的INL差，你的最終輸出結(jié)果精度也是到不了1/10000的。主要和你的設(shè)計精度有關(guān)。

圖3:ADX122 INL積分非線性

在這里看到ADX122的INL的最大值是12LSB，但是它的分辨率有20bit所以他的最大的Code是1048576，直接將這個Code除12得87381，還是遠遠高于1/10000的精度，注意：這里忽略了其他參數(shù)。

Sample Rate 采樣率

一般ADC的采樣率用SPS表示，SPS 全拼是 sample per second 每秒采樣。那我們?nèi)绾稳タ碅DC的SPS是多少？

在芯片手冊的第一頁我們一般能看到芯片的SPS是多少，以ADX122舉例如圖4所示

圖4:ADX122的SPS

那我們又怎么去測量ADX122的SPS呢？通過讀取ADX122的寄存器我們可以看到ADX122的SPS是多檔位可以配置的。

圖5:ADX122 SPS的檔位

當我們配置不同的data rate 時候他的SPS是不同的，其他ADC也有類似的選項。當我們設(shè)置好ADX122的時候我們觸發(fā)ADX122的DRDY信號就好，等數(shù)據(jù)準備好DRDY會變低，不同的芯片可能不同。這里僅參考ADX122的手冊。

圖6:ADX122 DRDY引腳描述

所以我們只需要觸發(fā)DRDY的翻轉(zhuǎn)間隔我們就知道當前的SPS為多少，因為DRDY在ADX122里是與DOUT共用，所以在讀取間隔時候需要注意。

圖7:藍色的為DRDY的間隔

圖7約間隔3mS一次，根據(jù)手冊可以得出結(jié)論大概是316SPS。