理解ADC誤差對系統(tǒng)性能的影響（一）

圖1a. DNL誤差：沒有丟碼。

圖1b. DNL誤差：沒有丟碼。

圖1c. DNL誤差：丟失10碼。

圖1d. DNL誤差：AIN*數(shù)字輸入是三種可能數(shù)值之一，掃描到輸入電壓時(shí)，10碼將會丟失。

隨著DNL誤差值的偏移（也就是說-1LSB，+2LSB），ADC轉(zhuǎn)換函數(shù)會發(fā)生變化。偏移了的DNL值理論上仍然可以沒有丟碼。關(guān)鍵是要以-1LSB作為底限。值得注意的是DNL在一個方向上進(jìn)行測量，通常是沿著轉(zhuǎn)換函數(shù)向上走。將造成碼［N］跳變所需的輸入電壓值和碼［N+1］時(shí)相比較。如果相差為1LSB，DNL誤差就為零。如果大于1LSB，則DNL誤差為正值；如果小于1LSB，DNL誤差則為負(fù)值。

有丟碼并非一定是壞事。如果你只需要13位分辨率，同時(shí)你有兩種選擇，一個是DNL指標(biāo)≤ ±4LSB的16位ADC （相當(dāng)于無丟碼的14位），價(jià)格為5美元，另一個是DNL ≤ ±1LSB的16位ADC，價(jià)格為15美元，這時(shí)候，購買一個低等級的ADC將大幅度地節(jié)省你的元件成本，同時(shí)又滿足了你的系統(tǒng)要求。

積分非線性

積分非線性（INL）定義為DNL誤差的積分，因此較好的INL指標(biāo)意味著較好的DNL。INL誤差告訴設(shè)計(jì)者轉(zhuǎn)換器測量結(jié)果距離理想轉(zhuǎn)換函數(shù)值有多遠(yuǎn)。繼續(xù)我們的舉例，對于一個12位系統(tǒng)來講，±2LSB的INL誤差相當(dāng)于2/4096或0.05%的最大非線性誤差（這已占去ADC誤差預(yù)算的2/3）。因此，有必要選用一個1LSB （或更好）的器件。對于±1LSB的INL誤差，等效精度為0.0244%，占ADC誤差預(yù)算的32.5%。對于0.5LSB的指標(biāo)，精度為0.012%，僅占ADC誤差預(yù)算的16% （0.0125%/0.075%）。需要注意的是，無論是INL或DNL帶來的誤差，都不太容易校準(zhǔn)或修正。

失調(diào)和增益誤差

失調(diào)和增益誤差很容易利用微控制器（μC）或數(shù)字信號處理器（DSP）修正過來。就失調(diào)誤差來講，如果轉(zhuǎn)換器允許雙極性輸入信號的話，操作將非常簡單。對于雙極性系統(tǒng)，失調(diào)誤差只是平移了轉(zhuǎn)換函數(shù)，但沒有減少可用編碼的數(shù)量（圖2）。有兩套方法可以使雙極性誤差歸零。其一，你可以將轉(zhuǎn)換函數(shù)的x或y軸平移，使負(fù)滿度點(diǎn)與單極性系統(tǒng)的零點(diǎn)相對準(zhǔn)（圖3a）。利用這種方法，可以簡單地消除失調(diào)誤差，然后，通過圍繞“新”零點(diǎn)旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換函數(shù)可以對增益誤差進(jìn)行調(diào)節(jié)。第二種技術(shù)采用了一種迭代法。首先給ADC輸入施加一個0V電壓并執(zhí)行一次轉(zhuǎn)換；轉(zhuǎn)換結(jié)果反映了雙極性零點(diǎn)失調(diào)誤差。然后，通過圍繞負(fù)滿度點(diǎn)旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換曲線實(shí)現(xiàn)增益調(diào)節(jié)（圖3b）。注意此時(shí)轉(zhuǎn)換函數(shù)已繞A點(diǎn)轉(zhuǎn)過一定角度，使零點(diǎn)偏離了期望的轉(zhuǎn)換函數(shù)。因此還需要進(jìn)一步的失調(diào)誤差校正。

圖2. 雙極性系統(tǒng)的失調(diào)誤差