ADC分辨率与精度的区别
- 格式:docx
- 大小:15.28 KB
- 文档页数:3
之杨若古兰创作对于传感器的分辨率与精度的理解,可以拿千分尺为例,分辨率代表千分尺最多可以读到小数点后几位,但精度还与尺子的加工精度,测量方法有关系.同样的,在扭转编码器的使用中,分辨率与精度是完整分歧的两个概念.编码器的分辨率,是指编码器可读取并输出的最小角度变更,对应的参数有:每转刻线数(line)、每转脉冲数(PPR)、最小步距(Step)、位(Bit)等.编码器的精度,是指编码器输出的旌旗灯号数据对测量的真实角度的精确度,对应的参数是角分(′)、角秒(″).分辨率:线(line),就是编码器的码盘的光学刻线,如果编码器是直接方波输出的,它就是每转脉冲数(PPR)了(图1), 但如果是正余弦(sin/cos)旌旗灯号输出的,是可以通过旌旗灯号模拟量变更电仔细分,获得更多的方波脉冲PPR输出(图2),编码器的方波输出有A相与B相,A相与B相差1/4个脉冲周期,通过上升沿与降低沿的判断,就可以获得1/4脉冲周期的变更步距(4倍频),这就是最小测量步距(Step)了,所以,严酷地讲,最小测量步距就是编码器的分辨率.例如,德国海德汉的ROD426的3600线编码器,方波输出,就是3600ppr,脉冲周期0.1度,通过A相B相4倍频后,可获得0.025度的测量步距;而其海德汉提供的精度参数为18角秒(0.005度). 分辨率数值大于精度数值.如果是德国海德汉的 ROD486的3600线的正余弦旌旗灯号输出,可进行25倍的电仔细分,获得90000的脉冲(ppr),0.004度的脉冲周期,通过A/B相的四倍频,可获得0.001度最小测量步距的分辨率,而海德汉提供的原始编码器的精度还是18角秒(0.005度),(不含细分误差). 分辨率数值小于精度数值.在以通讯数据输出型的编码器或绝对值编码器,其输出的分辨率是以多少“位”来表达,即2的幂次方的圆周分割度.所以,扭转编码器的分辨率可以用“线line",每转脉冲数PPR,或“步距Step”分别来表述.用线来表述,可能还可以再细分的,而有一些“17位”的编码器,实际是针对步距的,曾经细分好了的. 一个36扭转编码器的精度,以角分、角秒为单位,与分辨率有一点关系,又不是全部,例如仍以德国海德汉的ROD400系列为例,其5000线以下的,海德汉提供的刻线精度为刻线宽度的1/20(与分辨率相干),6000-10000线的,精度为12角秒(与分辨率有关).而海德汉的RON系列角度编码器,同样的是9000线—36000线,其RON200系列的精度是2.5~5角秒,RON700系列的是2角秒,RON800系列的是1角秒,RON900系列的是0.4角秒,都不由分辨率决定.实际上,影响编码器精度的有以下4个部分:A:光学部分B:机械部分C:电气部分D:使用中的安装与传输接收部分,使用后的精度降低,机械部分本身的偏差.A编码器光学部分对精度的影响:光学码盘—次要的是母板精度、每转刻线数、刻线精度、刻线宽度分歧性、边沿精整性等.光发射源—光的平行与分歧性、光衰减.光接收单元—读取夹角、读取呼应.光学零碎使用后的影响—净化,衰减.例如光学码盘,首先是母板的刻线精度,海德汉的母板是全世界公认第一的,据说其是在地下几十米双悬浮工作室内加工的,对于外界各种身分的影响减小到最小,甚至要考虑到海浪的次声波和远处汽车引擎的振动,为此,很多编码器厂家甚至向海德汉购买母板.其次,加工的过程,光学成像的时间,温度,物理化学的变更,净化等,都会影响到码盘刻线的宽度和边沿性.所以,即使是一样的码盘刻线数,各家能做到的精度也是分歧的. B编码器机械部分对精度的影响:轴的加工精度与安装精度.轴承的精度与结构精度.码盘安装的同心度,光学组建安装的精度.安装定位点与轴的同心度.例如,就轴承的结构而言,单轴承支持结构的轴承偏差没法清除,而且经使用后偏差会更大,而双轴承结构或多支承结构,可无效降低单个轴承的偏差.C编码器电气部分对精度的影响:电源的波动精度—对光发射源与接收单元的影响.读取呼应与电气处理电路带来的误差;电气乐音影响,取决于编码器电气零碎的抗干扰能力;例如,如果电仔细分,也会带来的误差,按照德国海德汉提供的介绍,海德汉编码器的细分电气误差与正余弦曲线的误差约在原始刻线宽度的1%摆布.D编码器使用中带来的精度影响:安装时与测量转轴连接的同心度;输出电缆的抗干扰与旌旗灯号延迟(较长距离或较快频率下);接收设备的呼应与接收设备内部处理可能的误差.编码器高速扭转时的动态呼应偏差.最罕见的就是我们本人使用安装的方法与安装结果带来的偏差.00线的编码器,分辨率也完整有可能优于一个“17位”的曾经细分好的编码器.太多做控制的对于编码器分辨率与精度的理解还是有偏差的,明明是精度的成绩,却拿着一个高分辨的编码器就觉得可以了,明明是个定位的成绩,可从一开始就是分辨率,速度环的选择与设计,到终极的结果,却要一个地位环的精度的结果.在这里,也但愿各位网友的介入讨论.。
ADC参数解释1.分辩率(Resolution) 指数字量变化一个最小量时模拟信号的变化量,定义为满刻度与2n的比值。
分辩率又称精度,通常以数字信号的位数来表示。
2.转换速率(Conversion Rate)是指完成一次从模拟转换到数字的AD转换所需的时间的倒数。
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。
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(Sample Rate)必须小于或等于转换速率。
因此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(kilo / Million Samples per Second)。
3.量化误差(Quantizing Error) 由于AD的有限分辩率而引起的误差,即有限分辩率AD的阶梯状转移特性曲线与无限分辩率AD(理想AD)的转移特性曲线(直线)之间的最大偏差。
通常是1个或半个最小数字量的模拟变化量,表示为1LSB、1/2LSB。
4.偏移误差(Offset Error) 输入信号为零时输出信号不为零的值,可外接电位器调至最小。
5.满刻度误差(Full Scale Error) 满度输出时对应的输入信号与理想输入信号值之差。
6.微分非线性(Differential nonlinearity,DNL)ADC相邻两刻度之间最大的差异。
7.积分非线性(Integral nonlinearity,INL)表示了ADC器件在所有的数值点上对应的模拟值和真实值之间误差最大的那一点的误差值,也就是输出数值偏离线性最大的距离。
8.总谐波失真(Total Harmonic Distotortion缩写THD)。
ADC的选择,首先看精度和速度,然后看输入通道数,输出的接口如SPI或者并行的,差分还是单端输入的,输入范围是多少。
2、AD转换器的主要技术指标1)分辨率(Resolution)指数字量变化一个最小量时模拟信号的变化量,定义为满刻度与2的比值.分辩率又称精度,通常以数字信号的位数来表示。
2)转换速率(Conversion Rate)是指完成一次从模拟转换到数字的AD转换所需要的时间的倒数.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。
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(Sample Rate)必须小于或等于转换速率.因此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(kilo/Million Samples per Second)3)量化误差(Quantizing Error)由于AD的有限分辩率而引起的误差,即有限分辩率AD 的阶梯状转移特性曲线与无限分辩率AD(理想AD)的转移特性曲线(直线)之间的最大偏差。
通常是1个或半个最小数字量的模拟变化量,表示为1LSB、1/2LSB.4)偏移误差(Offset Error)输入信号为零时输出信号不为零的值,可外接电位器调至最小. 5)满刻度误差(Full Scale Error)满度输出时对应的输入信号与理想输入信号值之差。
6)线性度(Linearity)实际转换器的转移函数与理想直线的最大偏移,不包括以上三种误差.其它指标有:绝对精度(Absolute Accuracy),相对精度(Relative Accuracy),微分非线性,单调性和无错码,总谐波失真(Total Harmonic Distortion缩写THD)和积分非线性。
3、DA转换器DA转换器的内部电路构成无太大差异,一般按输出是电流还是电压、能否作乘法运算等进行分类。
大多数DA转换器由电阻阵列和N个电流开关(或电压开关)构成。
ADC选型手册一ADC的定义模数转换器即A/D转换器,或简称ADC,(简称a/d转换器或adc,analog to digital converter)通常是指一个将模拟信号转变为数字信号的电子元件。
通常的模数转换器是将一个输入电压信号转换为一个输出的数字信号。
由于数字信号本身不具有实际意义,仅仅表示一个相对大小。
故任何一个模数转换器都需要一个参考模拟量作为转换的标准,比较常见的参考标准为最大的可转换信号大小。
而输出的数字量则表示输入信号相对于参考信号的大小。
二 ADC的基本原理在A/D转换中,因为输入的模拟信号在时间上是连续的,而输出的数字信号是离散量,所以进行转换时只能按一定的时间间隔对输入的模拟信号进行采样,然后再把采样值转换为输出的数字量。
通常A/D转换需要经过采样、保持量化、编码四个步骤。
也可将采样、保持合为一步,量化、编码合为一步,共两大步来完成。
(1)采样和保持:采样,就是对连续变化的模拟信号进行定时测量,抽取其样值。
采样结束后,再将此取样信号保持一段时间,使A/D转换器有充分的时间进行A/D转换。
采样-保持电路就是完成该任务的。
其中,采样脉冲的频率越高,采样越密,采样值就越多,其采样-保持电路的输出信号就越接近于输入信号的波形。
因此,对采样频率就有一定的要求,必须满足采样定理即:fs≥2fImax其中fImax 是输入模拟信号频谱中的最高频率(2)量化和编码:所谓量化,就是把采样电压转换为以某个最小单位电压△ 的整数倍的过程。
分成的等级称为量化级 ,A 称为量化单位。
所谓编码 , 就是用二进制代码来表示量化后的量化电平。
采样后得到的采样值不可能刚好是某个量化基准值 , 总会有一定的误差 , 这个误差称为量化误差。
显然 , 量化级越细 , 量化误差就越小 , 但是 , 所用的二进制代码的位数就越多 , 电路也将越复杂。
量化方法除了上面所述方法外 , 还有舍尾取整法 , 这里不再赘述。
分辨率与精度的区别2010-10-07 10:28:37很多人对于精度和分辨率的概念不清楚,这里我做一下总结,希望大家不要混淆。
我们搞编码器制做和销售的,经常跟“精度”与“分辨率”打交道,这个问题不是三言两语能搞得清楚的,在这里只作抛砖引玉了。
简单点说,“精度”是用来描述物理量的准确程度的,而“分辨率”是用来描述刻度划分的。
从定义上看,这两个量应该是风马牛不相及的。
(是不是有朋友感到愕然^_^)。
很多卖传感器的JS就是利用这一点来糊弄人的了。
简单做个比喻:有这么一把常见的塑料尺(中学生用的那种),它的量程是10厘米,上面有100个刻度,最小能读出1毫米的有效值。
那么我们就说这把尺子的分辨率是1毫米,或者量程的1%;而它的实际精度就不得而知了(算是0.1毫米吧)。
当我们用火来烤一下它,并且把它拉长一段,然后再考察一下它。
我们不难发现,它还有有100个刻度,它的“分辨率”还是1毫米,跟原来一样!然而,您还会认为它的精度还是原来的0.1毫米么?(这个例子是引用网上的,个人觉得比喻的很形象!)所以在这里利用这个例子帮大家把这两个概念理一下,以后大家就可以理直气壮的说精度和分辨率了,而不是将精度理解为分辨率。
呵呵,希望对大家有用!^_^加工精度是加工后零件表面的实际尺寸、形状、位置三种几何参数与图纸要求的理想几何参数的符合程度。
理想的几何参数,对尺寸而言,就是平均尺寸;对表面几何形状而言,就是绝对的圆、圆柱、平面、锥面和直线等;对表面之间的相互位置而言,就是绝对的平行、垂直、同轴、对称等。
零件实际几何参数与理想几何参数的偏离数值称为加工误差。
加工精度与加工误差都是评价加工表面几何参数的术语。
加工精度用公差等级衡量,等级值越小,其精度越高;加工误差用数值表示,数值越大,其误差越大。
加工精度高,就是加工误差小,反之亦然。
任何加工方法所得到的实际参数都不会绝对准确,从零件的功能看,只要加工误差在零件图要求的公差范围内,就认为保证了加工精度。
对传感器的分辨率与精度的理解,可以拿千分尺为例,分辨率代表千分尺最多可以读到小数点后几位,但精度还与尺子的加工精度,丈量方法有关系.同样的,在旋转编码器的使用中,分辨率与精度是完全分歧的两个概念.编码器的分辨率,是指编码器可读取并输出的最小角度变动,对应的参数有:每转刻线数(line)、每转脉冲数(PPR)、最小步距(Step)、位(Bit)等.编码器的精度,是指编码器输出的信号数据对丈量的真实角度的准确度,对应的参数是角分(′)、角秒(″).分辨率:线(line),就是编码器的码盘的光学刻线,如果编码器是直接方波输出的,它就是每转脉冲数(PPR)了(图1), 但如果是正余弦(sin/cos)信号输出的,是可以通过信号模拟量变动电子细分,获得更多的方波脉冲PPR输出(图2),编码器的方波输出有A相与B相,A相与B相差1/4个脉冲周期,通过上升沿与下降沿的判断,就可以获得1/4脉冲周期的变动步距(4倍频),这就是最小丈量步距(Step)了,所以,严格地讲,最小丈量步距就是编码器的分辨率.例如,德国海德汉的ROD426的3600线编码器,方波输出,就是3600ppr,脉冲周期0.1度,通过A相B相4倍频后,可获得0.025度的丈量步距;而其海德汉提供的精度参数为18角秒(0.005度). 分辨率数值年夜于精度数值.如果是德国海德汉的 ROD486的3600线的正余弦信号输出,可进行25倍的电子细分,获得90000的脉冲(ppr),0.004度的脉冲周期,通过A/B相的四倍频,可获得0.001度最小丈量步距的分辨率,而海德汉提供的原始编码器的精度还是18角秒(0.005度),(不含细分误差). 分辨率数值小于精度数值.在以通讯数据输出型的编码器或绝对值编码器,其输出的分辨率是以几多“位”来表达,即2的幂次方的圆周分割度.所以,旋转编码器的分辨率可以用“线line",每转脉冲数PPR,或“步距Step”分别来表述.用线来表述,可能还可以再细分的,而有一些“17位”的编码器,实际是针对步距的,已经细分好了的. 一个36旋转编码器的精度,以角分、角秒为单位,与分辨率有一点关系,又不是全部,例如仍以德国海德汉的ROD400系列为例,其5000线以下的,海德汉提供的刻线精度为刻线宽度的1/20(与分辨率相关),6000-10000线的,精度为12角秒(与分辨率无关).而海德汉的RON系列角度编码器,同样的是9000线—36000线,其RON200系列的精度是2.5~5角秒,RON700系列的是2角秒,RON800系列的是1角秒,RON900系列的是0.4角秒,都不由分辨率决定.实际上,影响编码器精度的有以下4个部份:A:光学部份B:机械部份C:电气部份D:使用中的装置与传输接收部份,使用后的精度下降,机械部份自身的偏差.A编码器光学部份对精度的影响:光学码盘—主要的是母板精度、每转刻线数、刻线精度、刻线宽度一致性、边缘精整性等.光发射源—光的平行与一致性、光衰减.光接收单位—读取夹角、读取响应.光学系统使用后的影响—污染,衰减.例如光学码盘,首先是母板的刻线精度,海德汉的母板是全世界公认第一的,据说其是在地下几十米双悬浮工作室内加工的,对外界各种因素的影响减小到最小,甚至要考虑到海浪的次声波和远处汽车引擎的振动,为此,很多编码器厂家甚至向海德汉购买母板.其次,加工的过程,光学成像的时间,温度,物理化学的变动,污染等,城市影响到码盘刻线的宽度和边缘性.所以,即使是一样的码盘刻线数,各家能做到的精度也是分歧的.B编码器机械部份对精度的影响:轴的加工精度与装置精度.轴承的精度与结构精度.码盘装置的同心度,光学组建装置的精度.装置定位点与轴的同心度.例如,就轴承的结构而言,单轴承支撑结构的轴承偏差无法消除,而且经使用后偏差会更年夜,而双轴承结构或多支承结构,可有效降低单个轴承的偏差.C编码器电气部份对精度的影响:电源的稳定精度—对光发射源与接收单位的影响.读取响应与电气处置电路带来的误差;电气噪音影响,取决于编码器电气系统的抗干扰能力;例如,如果电子细分,也会带来的误差,依照德国海德汉提供的介绍,海德汉编码器的细分电气误差与正余弦曲线的误差约在原始刻线宽度的1%左右.D编码器使用中带来的精度影响:装置时与丈量转轴连接的同心度;输出电缆的抗干扰与信号延迟(较长距离或较快频率下);接收设备的响应与接收设备内部处置可能的误差.编码器高速旋转时的静态响应偏差.最罕见的就是我们自己使用装置的方法与装置结果带来的偏差.00线的编码器,分辨率也完全有可能优于一个“17位”的已经细分好的编码器.太多做控制的对编码器分辨率与精度的理解还是有偏差的,明明是精度的问题,却拿着一个高分辨的编码器就以为。
adc评估ADC是模拟数字转换器的缩写,是一种将模拟信号转换成数字信号的设备。
它可以将连续的模拟信号转换成离散的数字信号,以便于数字系统的处理和分析。
ADC的评估主要考虑其转换性能、特性和适用性等方面。
首先,ADC的转换性能是评估的重要指标之一。
转换性能包括分辨率、采样率、非线性误差和噪声等参数。
分辨率是指ADC可以区分的最小电压或电流的变化量,通常以位数(比特)表示。
较高的分辨率意味着更准确的转换结果。
采样率是指ADC每秒可以进行的采样次数,通常以Hz表示。
较高的采样率意味着更高的信号还原能力。
非线性误差是指ADC输出与输入信号之间的误差,常见的非线性误差有DNL和INL。
噪声是指在转换过程中引入的干扰信号,例如量化噪声、时钟抖动等。
评估一款ADC的转换性能需要进行实际测试,比较其结果与理论性能指标的吻合度。
其次,ADC的特性也需要进行评估。
特性包括电源电压、功耗、工作温度范围等。
电源电压是指ADC工作所需的电源电压范围,通常以V表示。
功耗是指ADC在工作过程中所消耗的能量,高功耗会造成能源的浪费。
工作温度范围是指ADC能够正常工作的环境温度范围,较宽的工作温度范围意味着更高的适用性。
最后,ADC的适用性是针对特定应用而言的。
不同的应用有不同的要求,例如音频处理、测量和控制系统等。
评估一款ADC的适用性需要考虑其输入范围、采样精度、接口等因素。
输入范围是指ADC可以处理的输入电压或电流范围,通常以V表示。
采样精度是指ADC将模拟信号转换成数字信号的精度,通常以比特表示。
接口是指ADC与其他电子器件之间的通信接口,常见的接口有SPI、I2C和UART等。
总之,ADC的评估涉及到转换性能、特性和适用性等方面的考量。
通过对这些指标的评估,可以选择适合特定应用的ADC设备,并保证其在实际应用中能够具有良好的性能和可靠性。
ADC选型与基本原理ADC(Analog-to-Digital Converter,模数转换器)是将模拟信号转换为数字信号的电子装置。
在数字化时代,由于计算机、微处理器和数字信号处理器等数字电子系统的广泛应用,ADC成为了十分重要的元件之一ADC的基本原理是将模拟信号通过取样和量化两个过程,将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。
取样(Sampling)是指将连续变化的模拟信号以一定的时间间隔进行采样,并取每个采样点的幅值作为采样值。
量化(Quantization)是指将连续变化的采样值通过分级过程将其映射为一组离散的数字数值,以表示模拟信号在每个采样点的幅度。
ADC的输出是离散的数字信号,其数值表示了模拟信号的大小和幅度。
在ADC选型时,需要考虑以下几个方面:1. 分辨率(Resolution):分辨率是指ADC输出数字信号的位数,一般常用的是8位、10位、12位、16位等。
分辨率越高,表示ADC可以提供更精确的采样结果。
2. 采样率(Sampling Rate):采样率是指ADC每秒对模拟信号进行采样的次数。
采样率决定了ADC对于快速变化的信号能否准确采样,常见的采样率有10kHz、100kHz、1MHz等。
3. 输入电压范围(Input Voltage Range):输入电压范围是指ADC 可以正常工作的模拟信号的幅度范围。
一般来说,ADC的输入电压范围应该包括待测量信号的幅度范围,否则会导致输入信号过大或过小而无法正常转换。
4. 具体应用需求(Application Requirements):ADC的选择还需考虑具体的应用需求,比如是否需要内置放大器、数字滤波器、电源电压等。
不同的应用场景可能需要不同的功能和性能特点的ADC。
以德州仪器(Texas Instruments)为例,其提供了许多种类的ADC 产品系列,包括精密ADC、高速ADC、低功耗ADC等。
其中,精密ADC系列如ADS1115具有高分辨率(16位),低噪声(0.4mV RMS)等特点,适用于测量和传感器应用;高速ADC系列如ADC12DJ3200具有极高的采样率(12Gsps)和宽带宽(6GHz),适用于无线通信和雷达等领域;低功耗ADC系列如MSP430F6736A具有低功耗(75μA/MSPS),适用于便携式设备和低功耗应用。
2、AD转换器的主要技术指标1)分辨率(Resolution)指数字量变化一个最小量时模拟信号的变化量,定义为满刻度与2的比值。
分辩率又称精度,通常以数字信号的位数来表示。
2)转换速率(Conversion Rate)是指完成一次从模拟转换到数字的AD转换所需要的时间的倒数。
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。
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(Sample Rate)必须小于或等于转换速率。
因此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(kilo/Million Samples per Second)3)量化误差(Quantizing Error)由于AD的有限分辩率而引起的误差,即有限分辩率AD 的阶梯状转移特性曲线与无限分辩率AD(理想AD)的转移特性曲线(直线)之间的最大偏差.通常是1个或半个最小数字量的模拟变化量,表示为1LSB、1/2LSB。
4)偏移误差(Offset Error)输入信号为零时输出信号不为零的值,可外接电位器调至最小。
5)满刻度误差(Full Scale Error) 满度输出时对应的输入信号与理想输入信号值之差. 6)线性度(Linearity)实际转换器的转移函数与理想直线的最大偏移,不包括以上三种误差。
其它指标有:绝对精度(Absolute Accuracy),相对精度(Relative Accuracy),微分非线性,单调性和无错码,总谐波失真(Total Harmonic Distortion缩写THD)和积分非线性.3、DA转换器DA转换器的内部电路构成无太大差异,一般按输出是电流还是电压、能否作乘法运算等进行分类.大多数DA转换器由电阻阵列和N个电流开关(或电压开关)构成.按数字输入值切换开关,产生比例于输入的电流(或电压)。
ADC分辨率和精度的区别分辨率和精度这两个,经常拿在一起说,才接触的时候经常混为一谈。
对于ADC来说,这两样也是非常重要的参数,往往也决定了芯片价格,显然,我们都清楚同一个系列,16位AD一般比12位AD价格贵,但是同样是12位AD,不同厂商间又以什么参数区分性能呢?性能往往决定价格,那么什么参数对价格影响较大呢?不好意思,我其实还是有些迷惑的,但是看了下篇文章,至少知道“精度”是有很大影响力的。
该篇文章主要解释ADC分辨率和精度的区别,非常详细且易懂,值得一看,全文如下:最近做了一块板子,当然考虑到元器件的选型了,由于指标中要求精度比较高,所以对于AD的选型很慎重。
很多人对于精度和分辨率的概念不清楚,这里我做一下总结,希望大家不要混淆。
我们搞电子开发的,经常跟“精度”与“分辨率”打交道,这个问题不是三言两语能搞得清楚的,在这里只作抛砖引玉了。
简单点说,“精度”是用来描述物理量的准确程度的,而“分辨率”是用来描述刻度划分的。
从定义上看,这两个量应该是风马牛不相及的。
(是不是有朋友感到愕然^_^)。
很多卖传感器的JS就是利用这一点来糊弄人的了。
简单做个比喻:有这么一把常见的塑料尺(中学生用的那种),它的量程是10厘米,上面有100个刻度,最小能读出1毫米的有效值。
那么我们就说这把尺子的分辨率是1毫米,或者量程的1%;而它的实际精度就不得而知了(算是0.1毫米吧)。
当我们用火来烤一下它,并且把它拉长一段,然后再考察一下它。
我们不难发现,它还有有100个刻度,它的“分辨率”还是1毫米,跟原来一样!然而,您还会认为它的精度还是原来的0.1毫米么?(这个例子是引用网上的,个人觉得比喻的很形象!)回到电子技术上,我们考察一个常用的数字温度传感器:AD7416。
供应商只是大肆宣扬它有10位的AD,分辨率是1/1024。
那么,很多人就会这么欣喜:哇塞,如果测量温度0-100摄氏度,100/1024……约等于0.098摄氏度!这么高的精度,足够用了。
ADC原理与选型ADC(Analog-to-Digital Converter)即模数转换器,是一种将模拟信号转换为数字信号的电子元件。
在现代电子技术中,ADC的应用非常广泛,从音频信号的采集到传感器的数据处理,都离不开ADC的存在。
ADC的原理和选型是相互关联的,下面我们将详细介绍ADC的原理和选型。
一、ADC的工作原理:ADC的工作原理可以分为两个主要步骤,采样和量化。
1. 采样:ADC首先需要对模拟信号进行采样,将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。
采样的过程可以通过采样保持电路(Sample and Hold Circuit)实现。
采样保持电路将模拟信号固定在一个瞬间的数值上,以便后续的转换。
2.量化:量化是指将取样后的模拟信号转换为离散的数字信号。
在量化过程中,ADC将模拟信号的幅值离散化为固定数量的等级,每个等级对应一个数字。
量化的精度决定了数字信号的准确度。
常见的量化位数有8位、10位、12位等,位数越高,数字信号的精度也就越高。
二、ADC的选型:在选择ADC之前,需要考虑以下几个关键因素:1.分辨率:分辨率是ADC最重要的性能指标之一,它决定了ADC能够将模拟信号转换为多少个离散的等级。
分辨率一般以位数来表示,比如8位、10位、12位等。
分辨率越高,转换精度越高。
2.采样率:采样率是指ADC每秒钟对模拟信号进行采样的次数。
采样率决定了ADC能够捕捉信号中的高频成分。
在选择ADC时,需要根据应用的需求确定合适的采样率。
3.输入范围:输入范围是指ADC能够接受的模拟信号的幅值范围。
一般来说,ADC的输入范围应该略大于需要转换的模拟信号的幅值。
如果输入信号超过了ADC的输入范围,就会导致输入信号被截断或溢出。
4.功耗:功耗是选择ADC时需要考虑的一个重要因素。
不同的ADC芯片功耗有所不同,需要根据实际应用的要求来选择适合的功耗水平。
5.接口:ADC的接口有很多种,如SPI、I2C、UART等。
2、AD转换器的主要技术指标1)分辨率(Resolution)指数字量变化一个最小量时模拟信号的变化量,定义为满刻度与2的比值。
分辩率又称精度,通常以数字信号的位数来表示。
2)转换速率(Conversion Rate)是指完成一次从模拟转换到数字的AD转换所需要的时间的倒数。
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。
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(Sample Rate)必须小于或等于转换速率。
因此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(kilo/Million Samples per Second)3)量化误差(Quantizing Error)由于AD的有限分辩率而引起的误差,即有限分辩率AD的阶梯状转移特性曲线与无限分辩率AD(理想AD)的转移特性曲线(直线)之间的最大偏差。
通常是1个或半个最小数字量的模拟变化量,表示为1LSB、1/2LSB。
4)偏移误差(Offset Error)输入信号为零时输出信号不为零的值,可外接电位器调至最小。
5)满刻度误差(Full Scale Error)满度输出时对应的输入信号与理想输入信号值之差。
6)线性度(Linearity)实际转换器的转移函数与理想直线的最大偏移,不包括以上三种误差。
其它指标有:绝对精度(Absolute Accuracy),相对精度(Relative Accuracy),微分非线性,单调性和无错码,总谐波失真(Total Harmonic Distortion缩写THD)和积分非线性。
3、DA转换器DA转换器的内部电路构成无太大差异,一般按输出是电流还是电压、能否作乘法运算等进行分类。
大多数DA转换器由电阻阵列和N个电流开关(或电压开关)构成。
按数字输入值切换开关,产生比例于输入的电流(或电压)。
ADC参数解释和关键指标ADC是模数转换器(Analog-to-Digital Converter)的简称,它将模拟信号转换为数字信号。
在数字化时代,模数转换是非常重要的过程之一,因为数字信号在计算机和电子设备中更易于处理和传输。
本文将解释ADC参数的含义和关键指标。
首先,我们需要了解几个基本概念。
1. 分辨率(Resolution):分辨率指的是ADC可以提供的离散量化信号的级别数。
分辨率越高,ADC可以提供更精确的数字表示。
常用的分辨率单位是位(bit),表示ADC的输出值是二进制的。
例如,一个12位ADC可以提供2^12=4096个不同的量化级别。
2. 采样率(Sampling Rate):采样率是指每秒钟采样的次数,通常用赫兹(Hz)表示。
采样率决定了ADC能够捕捉到的模拟信号的频率范围。
根据奈奎斯特定理,采样率应至少是信号最高频率的两倍。
接下来,我们将讨论一些关键的ADC参数和指标。
1. 量程(Full Scale Range):量程是指ADC能够测量的输入信号的最大范围。
它通常使用伏特(V)单位表示。
例如,一个0-5V的ADC将在0V到5V的范围内进行测量。
2. 精度(Accuracy):精度是指ADC输出值与实际输入值之间的误差。
它通常使用百分比或最大输出误差(Maximum Output Error)表示。
例如,一个12位精度的ADC可能有1%的误差,即最大输出误差为0.01*量程。
3. 信噪比(Signal-to-Noise Ratio,SNR):信噪比是指有效信号与噪声信号之间的比值。
它通常以分贝(dB)表示,dB = 20 * log10(信号/噪声)。
信噪比越高,ADC可以提供更精确的数字表示。
4. 使能时间(Conversion Time):使能时间是指ADC完成一次转换所需的时间。
它通常以微秒(μs)为单位表示。
较短的转换时间意味着ADC可以更快地采集信号。
5. 非线性误差(Non-linearity Error):非线性误差表示ADC输出与输入之间的非线性关系。
模数转换器(ADC):精度与分辨率区别详述 在与使用模数转换器(ADC) 的系统设计人员进行交谈时,我最常听到的一个问题就是: 你的16位ADC的精度也是16位的吗? 这个问题的答案取决于对分辨率和精度概念的基本理解。
尽管是两个完全不同的概念,这两个数据项经常被搞混和交换使用。
今天的文章详述了这两个概念间的差异。
我们将在一系列帖子中深入研究造成ADC不准确的主要原因。
ADC的分辨率被定义为输入信号值的最小变化,这个最小数值变化会改变数字输出值的一个数值。
对于一个理想ADC来说,传递函数是一个步宽等于分辨率的阶梯。
然而,在具有较高分辨率的系统中(≥16位),传输函数的响应将相对于理想响应有一个较大的偏离。
这是因为ADC以及驱动器电路导致的噪声会降低ADC的分辨率。
此外,如果DC电压被施加到理想ADC的输入上并且执行多个转换的话,数字输出应该始终为同样的代码(由图1中的黑点表示)。
现实中,根据总体系统噪声(也就是包括电压基准和驱动器电路),输出代码被分布在多个代码上(由下面的一团红点表示)。
系统中的噪声越多,数据点的集合就越宽,反之亦然。
图1中显示的是一个中量程DC输入的示例。
ADC传递函数上输出点的集合通常被表现为ADC数据表中的DC柱状图。
图1:ADC传递曲线上ADC分辨率和有效分辨率的图示 图1中的图表提出了一个有意思的问题。
如果同样的模拟输入会导致多个数字输出,那幺对于ADC分辨率的定义仍然有效吗?是的,前提是我们只考虑ADC的量化噪声。
然而,当我们将信号链中所有的噪声和失真计算在内时,正如等式(1) 中所显示的那样,ADC的有效无噪声分辨率取决于输出代码分布(NPP)。
在典型ADC数据表中,有效位数(ENOB) 间接地由AC参数和信噪失真比(SINAD) 指定,可使用方程式2计算得出: 下面,考虑一下图1中的输出代码簇(红点)不是位于理想输出代码的中央,而是位于远离黑点的ADC传递曲线上的其他位置(如图2中所示)。
ADC(Analog-to-Digital Converter,模数转换器)的质量标准通常包括以下几个方面:
1. 精度:ADC 的精度是指其将模拟信号转换为数字信号的准确性。
高精度的ADC 可以将更接近真实值的数字信号输出。
常见的ADC 精度有8 位、10 位、12 位等。
2. 分辨率:ADC 的分辨率是指其能够识别出的最小电压变化量。
分辨率越高,ADC 对信号的解析度越高,能够捕捉到的细节越多。
3. 采样速度:ADC 的采样速度是指其每秒钟能够采集的模拟信号次数。
采样速度越快,ADC 对信号的处理能力越强。
4. 稳定性:ADC 的稳定性是指其在连续工作过程中,输出数字信号的稳定程度。
稳定性好的ADC 可以确保其在长时间使用过程中,输出信号的准确性。
5. 可靠性:ADC 的可靠性是指其在使用过程中,能够保持正常工作的能力。
可靠性高的ADC 可以在恶劣的工作环境下稳定工作。
6. 噪声:ADC 的噪声是指其在转换过程中引入的额外信号干扰。
低噪声的ADC 可以提高信号的转换质量。
7. 电源效率:ADC 的电源效率是指其将输入的模拟信号转换为数字信号时,所需的功耗。
低功耗的ADC 可以在节能方面具有优势。
第7章模拟外设1.ADC 的主要技术指标有哪些?【答】ADC 的技术指标主要有分辨率、精度、转换时间等。
①分辨率用来反映ADC 对输入电压微小变化的响应能力。
它定义为转换器的满刻度电压与2n的比值,其中n 为ADC 的位数。
一般而言,ADC 模块位数(分辨率)越高,数据采集的精度就越高。
②ADC 模块的精度反映了ADC 模块在实际情况下与在理想情况下进行模/数转换的差值,常用最低位(LSB)的倍数表示。
转换器的精度决定了数字输出中有多少个比特表示输入信号的有用信息。
③转换时间是指ADC 模块完成一次模拟数字转换所需要的时间,即由发出启动转换命令信号到转换结束信号开始有效的时间间隔。
2.简述ADC 的一般工作流程。
【答】ADC 将模拟信号转化为数字信号的过程可分为四步,即采样、保持、量化、编码。
①采样就是对模拟信号进行周期性抽取样值的过程。
②对模拟信号进行A/D 转换需要一定的转换时间,在下一个采样脉冲到来之前,暂时保持所取得的样值脉冲幅度,以便进行转换,这样的过程称为采样保持。
③量化是指将信号的连续取值近似为有限多个离散值的过程。
④编码就是将量化后的离散量用相应的二进制码表示的过程。
3.简述ADC 的类型及其特点。
【答】模数转换器的种类很多,按工作原理的不同,可分成直接比较型和间接比较型和Σ-Δ型。
直接比较型:直接比较型ADC 将输入模拟信号直接与标准的参考电压比较,从而得到数字量。
属于这种类型常见的有并行比较型ADC 和逐次逼近型ADC。
逐次逼近型ADC 比较高速,且功耗相当低,在低分辩率(<12位)时价格便宜,但高精度(>12位)时价格很高。
并行比较型ADC 是现今速度最快的模数转换器,但由于n位的输出需要2n个电阻和2n−1 个比较器,所以电路规模极大,价格也高,一般只适用于要求高速、低分辨率的场合。
间接比较型:间接比较型ADC 的输入模拟量不是直接与参考电压比较,而是将二者变为中间的某种物理量再进行比较,然后将比较所得的结果进行数字编码。
ADC分辨率与精度的区别
(2011-10-26 15:08:56)
转载▼
分类:硬件
标签:
分辨率
杂谈
简单点说,“精度”是用来描述物理量的准确程度的,而“分辨率”是用来描述刻度划分的。
从定义上看,这两个量应该是风马牛不相及的。
(是不是有朋友感到愕然^_^)。
很多卖传感器的JS就是利用这一点来糊弄人的了。
简单做个比喻:有这么一把常见的塑料尺(中学生用的那种),它的量程是10厘米,上面有100个刻度,最小能读出1毫米的有效值。
那么我们就说这把尺子的分辨率是1毫米,或者量程的1%;而它的实际精度就不得而知了(算是0.1毫米吧)。
当我们用火来烤一下它,并且把它拉长一段,然后再考察一下它。
我们不难发现,它还有有100个刻度,它的“分辨率”还是1毫米,跟原来一样!然而,您还会认为它的精度还是原来的0.1毫米么?(这个例子是引用网上的,个人觉得比喻的很形象!)
回到电子技术上,我们考察一个常用的数字温度传感器:AD7416。
供应商只是大肆宣扬它有10位的AD,分辨率是1/1024。
那么,很多人就会这么欣喜:哇塞,如果测量温度0-100摄氏度,100/1024……约等于0.098摄氏度!这么高的精度,足够用了。
但是我们去浏览一下
AD7416的数据手册,居然发现里面赫然写着:测量精度0.25摄氏度!所以说分辨率跟精度完全是两回事,在这个温度传感器里,只要你愿意,你甚至可以用一个14位的AD,获得1/16384的分辨率,但是测量值的精度还是0.25摄氏度^_^
所以很多朋友一谈到精度,马上就和分辨率联系起来了,包括有些项目负责人,只会在那里说:这个系统精度要求很高啊,你们AD的位数至少要多少多少啊……
其实,仔细浏览一下AD的数据手册,会发现跟精度有关的有两个很重要的指标:DNL和INL。
似乎知道这两个指标的朋友并不多,所以在这里很有必要解释一下。
DNL:DifferencialNonLiner——微分非线性度
INL:IntergerNonLiner——积分非线性度(精度主要用这个值来表示)
他表示了ADC器件在所有的数值点上对应的模拟值,和真实值之间误差最大的那一点的误差值。
也就是,输出数值偏离线性最大的距离。
单位是LSB(即最低位所表示的量)。
当然,像有的AD如△—∑系列的AD,也用Linearity error 来表示精度。
为什么有的AD很贵,就是因为INL很低。
分辨率同为12bit的两个ADC,一个INL=±3LSB,而一个做到了±1.5LSB,那么他们的价格可能相差一倍。
所以在这里帮大家把这两个概念理一下,以后大家就可以理直气壮的说精度和分辨率了,而不是将精度理解为分辨率。
呵呵,希望对大家有用!。