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關(guān)于ADC分辨率和分辨率

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ID:668004 發(fā)表于 2023-4-9 09:03 | 顯示全部樓層 |閱讀模式
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(gè)概念


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51hei圖片20230409083149.jpg
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ID:155507 發(fā)表于 2023-4-9 09:53 | 顯示全部樓層
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(guān)的重要概念。

有效分辨率是指ADC在實(shí)際應(yīng)用中能夠提供的有效精度。它通常小于ADC的理論分辨率,因?yàn)锳DC的實(shí)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(shù)量來表示,其值可以通過對(duì)ADC的輸出進(jìn)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(shí)際應(yīng)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(huán)境的因素。增益誤差可以通過校準(zhǔn)或者外部調(diào)節(jié)來減小,但不能完全消除。增益誤差會(huì)導(dǎo)致ADC的輸出值偏離真實(shí)值,從而降低ADC的精度。

在實(shí)際應(yīng)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(jìn)行校準(zhǔn)和優(yōu)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(shù)字萬用表(DMM)的分辨率,其中“d”代表“數(shù)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(shù)字,并且具有60000個(gè)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(duì)于電壓測量)。該分辨率是指DMM能夠在最低位(LSB)級(jí)別上區(qū)分測量信號(hào)的最小變化量。在實(shí)際應(yīng)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(zhǔn)確性。

3. ADC(模數(shù)轉(zhuǎn)換器)的精度和分辨率是兩個(gè)不同的概念,盡管它們經(jīng)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(hào)真實(shí)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(hào)的實(shí)際單位為基礎(chǔ)。

分辨率是指ADC可以區(qū)分輸入信號(hào)中最小變化的大小。它通常以位(bit)的數(shù)量來描述,該位數(shù)表示ADC的輸出值的二進(jìn)制位數(shù)。例如,8位ADC的分辨率為2^8 = 256個(gè)離散值,10位ADC的分辨率為2^10 = 1024個(gè)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(guān),且在ADC的設(shè)計(jì)和應(yīng)用中都很重要。
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ID:155507 發(fā)表于 2023-4-9 09:59 | 顯示全部樓層
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(shí)際增益與理論增益之間的差異,這個(gè)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(shí)際增益為1.000008,那么它的增益誤差為8 ppm。這意味著實(shí)際增益比理論增益多了8個(gè)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(zhǔn)確的放大和測量。

通常情況下,制造商會(huì)在數(shù)據(jù)手冊(cè)中標(biāo)明PGA的增益誤差,以幫助用戶選擇最合適的器件。在實(shí)際應(yīng)用中,如果需要更高的增益精度,可以通過校準(zhǔn)或者使用更高性能的器件來達(dá)到目標(biāo)。
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ID:155507 發(fā)表于 2023-4-9 10:03 | 顯示全部樓層
ADC(Analog-to-Digital Converter,模數(shù)轉(zhuǎn)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(shù)量。例如,一個(gè)24位ADC的理論分辨率為24位,但由于實(shí)際應(yīng)用中存在噪聲、偏差、非線性等因素,實(shí)際分辨率會(huì)降低。

在這個(gè)例子中,24位ADC的有效分辨率為20.7位,這意味著ADC的實(shí)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(qū)分2的20.7次方個(gè)不同的信號(hào)水平。較高的有效分辨率通常意味著更準(zhǔn)確的信號(hào)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(biāo)。其他指標(biāo)包括采樣率、信噪比、失調(diào)誤差、非線性等等。在選擇ADC時(shí),需要綜合考慮各種指標(biāo),以確保選用的器件符合實(shí)際應(yīng)用需求。
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ID:883242 發(fā)表于 2023-4-9 19:36 | 顯示全部樓層
24位ADC的有效分辨率為20.7位意思是你給一個(gè)極其穩(wěn)定可靠的輸入電壓,輸出的24位數(shù)字量高20.7位是穩(wěn)定的,后面的數(shù)字是隨機(jī)的無效的。實(shí)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(chǎn)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(shí)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?
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ID:668004 發(fā)表于 2023-4-12 18:42 | 顯示全部樓層
angmall 發(fā)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(guān)的重要概念。

有效分辨率是指AD ...

非常感謝
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ID:668004 發(fā)表于 2023-4-12 18:45 | 顯示全部樓層
Hephaestus 發(fā)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(gè)極其穩(wěn)定可靠的輸入電壓,輸出的24位數(shù)字量高20.7位是穩(wěn)定的, ...

這個(gè)問題確實(shí)也不太好驗(yàn)證!
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ID:420836 發(fā)表于 2023-4-13 08:30 | 顯示全部樓層
樓上的angmall解釋的很詳細(xì)。 謝謝。
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ID:155507 發(fā)表于 2023-4-13 09:55 | 顯示全部樓層
TTQ001 發(fā)表于 2023-4-13 08:30
樓上的angmall解釋的很詳細(xì)。 謝謝。

這個(gè)是ChatGPT的功勞。
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ID:1065084 發(fā)表于 2023-4-13 10:19 | 顯示全部樓層
請(qǐng)問你喜歡一個(gè)這樣的尺子嗎,溫度高低會(huì)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(cè)學(xué)習(xí)模擬器件,一定避開低端IC,對(duì)于一低端adc來說,INL,DNL這種最重要的參數(shù)不說,內(nèi)部基準(zhǔn)源漂移比誤差大幾倍,PGA失調(diào)電壓巨大都是常見現(xiàn)象,測試過好幾款低端ADC,基本都達(dá)不到手冊(cè)要求。

1.增益誤差:就是放大倍數(shù)誤差,就是內(nèi)部電阻舍不得用好的,比如放大個(gè)128倍實(shí)際并不精準(zhǔn),甚至還有可能漂移。
2.60000d意思就是 我賣給你一個(gè)100米的米尺 ,雖然呢我寫的24位分辨率,能細(xì)分成16777216,也就是說我尺子每個(gè)格子是6微米左右,但是架不住我印刷精度低啊,實(shí)際上能看到的格子只有1.67mm一個(gè)格子。當(dāng)然這沒算完
3.精度和分辨率當(dāng)然不是一個(gè)概念,實(shí)際上都是以更差的指標(biāo)為標(biāo)準(zhǔn)的。

再來說說基準(zhǔn)誤差這個(gè)問題,如果是低精度應(yīng)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(zhǔn)一下就算了,你基準(zhǔn)溫漂都不敢標(biāo)上去是不是因?yàn)樗筇珌G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(jié)個(gè):有效位數(shù),標(biāo)稱的有效位數(shù):我實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下能變化這么多字,實(shí)際的有效位數(shù):DNL差到?jīng)]法看。就像上面的100米尺子,我正常每1.67mm有一個(gè)能看清的格子,但是呢,我的格子疏密不一致,兩個(gè)格子之間有的0.67mm有的2.3mm(DNL)你想精確到1.67mm,對(duì)不起,不行。你只能每10個(gè)格子當(dāng)一個(gè)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(duì)不起,不行我就會(huì)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(jīng)過了10個(gè)格子就是16.7mm了?對(duì)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(biāo)準(zhǔn)值的最大偏差,所以只要這個(gè)指標(biāo)不為0你還得縮小精度使用。所以現(xiàn)在你的尺子精度變成了0.5m了。

這感覺就像你買了一個(gè)萬用表,小數(shù)點(diǎn)后面六位數(shù),經(jīng)過計(jì)算之后后面好幾位都沒啥用都是在瞎跳。當(dāng)然了以上的數(shù)據(jù)都是想當(dāng)然,實(shí)際肯定不是這個(gè)情況,只是給你一個(gè)大概的理解。

當(dāng)然這也沒有完全結(jié)束,比如你做個(gè)電子秤,還會(huì)有你應(yīng)變片的實(shí)際精度,電源噪聲的騷擾,溫度漂移、年化漂移、高精度應(yīng)用下水平度誤差、空氣流動(dòng)誤差等等諸多影響,實(shí)際肯定是打折又打折。

寫在最后:有個(gè)觀點(diǎn)是沒有垃圾的器件只有垃圾的工程師,當(dāng)你對(duì)器件的參數(shù)質(zhì)疑時(shí)有人就拿出價(jià)格。誠然,價(jià)格可以忍讓一切不良,我想說,這些參數(shù)標(biāo)注只是廠家的良心,我可以在價(jià)格上忍讓,但你讓我浪費(fèi)的時(shí)間是回不來的,你可能曾經(jīng)輝煌或者未來騰達(dá),但不代表你當(dāng)下不是垃圾。我會(huì)因?yàn)閮r(jià)格低頭,但也會(huì)因?yàn)閮r(jià)格而昂首挺胸。

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ID:883242 發(fā)表于 2023-4-13 22:40 | 顯示全部樓層
以HX711、TM7707這兩款國產(chǎn)極其廉價(jià)ADC為例。
1)INL,DNL這種最重要的參數(shù)不說是對(duì)的,因?yàn)橛行Х直媛室呀?jīng)很低,這兩個(gè)參數(shù)測不到。
2)PGA失調(diào)電壓大有辦法啊,TM7707有自校準(zhǔn)模式來消除失調(diào)電壓,HX711固然有很大的失調(diào)電壓,但是根據(jù)其主要應(yīng)用是電子秤,有去皮操作,同樣可以消除誤差,國產(chǎn)芯片精打細(xì)算到了這種程度!
3)內(nèi)部基準(zhǔn)源漂移比誤差大幾倍,這個(gè)雖然是真的,但是在大部分應(yīng)用中一點(diǎn)兒問題都沒有,因?yàn)闇y的是基準(zhǔn)電壓和輸入電壓的比例,比如樓主的應(yīng)用是惠斯通電橋應(yīng)變片,基準(zhǔn)電壓變大了10%輸入電壓會(huì)同步變大10%,后果就是沒有誤差。當(dāng)然少數(shù)應(yīng)用比如高精度電壓表就是需要一個(gè)非常準(zhǔn)確穩(wěn)定的基準(zhǔn)電壓,那就外接基準(zhǔn)唄,你總不能用兩塊錢的ADC實(shí)現(xiàn)幾百塊電壓基準(zhǔn)的功能吧?
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ID:301191 發(fā)表于 2023-4-14 23:49 | 顯示全部樓層
頂一下
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ID:668004 發(fā)表于 2023-4-22 13:25 | 顯示全部樓層
Hephaestus 發(fā)表于 2023-4-13 22:40
以HX711、TM7707這兩款國產(chǎn)極其廉價(jià)ADC為例。
1)INL,DNL這種最重要的參數(shù)不說是對(duì)的,因?yàn)橛行Х直媛室?...

現(xiàn)在準(zhǔn)備用HX711和CS32A010
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