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关于ADC(DAC)的线性度(INL和DNL)_微分_小格

萌界大人物 2025-01-04 18:23:12 0

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实在这个线性度也是ADC非常主要的指标,ADC(或DAC,实在ADC也是由DAC组成的)线性度指标有两个:

INL:翻译过来叫“积分非线性”,指的是ADC整体的非线性程度。

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DNL:翻译过来叫“微分非线性”,指的是ADC局部(细节)的非线性程度。

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(图片来自网络侵删)

我们常日讲的“线性度”都是指“积分非线性”,积分非线性一样平常以百分比给出,或者以位数给出。
举个例子:AD7705(16位)的datasheet上说有0.003%的非线性。
1LSB为1/65535=0.0015%,以是也可说AD7705有2LSB的非线性。
“微分非线性”不常用, AD7705的datasheet上说:“16位无失落码”,那便是解释它的微分非线性小于1LSB。

再举个例子:有一把10厘米的尺子,分度为1mm(分辨率,相称于ADC的1LSB),那统共有100小格(满量程为100LSB,7位ADC都不到)。

“微分非线性”指的是,每一小格长度和空想的一小格长度(定为1mm)之间的偏差。
便是说这把尺子有疏有密,假设这把尺子有些小格的长度分别为: 0.8mm, 0.9mm, 1.0mm,1.1mm,1.3mm。
那么 1.3mm的小格对应的“微分非线性”为:1.3mm–1mm = 0.3mm,0.8mm的小格对应的“微分非线性”为0.8mm–1mm = -0.2mm,取绝对值便是0.2mm。
取最大的偏差值0.3mm(也便是0.3LSB)定义为这把尺子的“微分非线性”。

“积分非线性”是微分非线性偏差的积累,是某一长段区间(有可能在3cm处,也有可能在5cm处有最大偏差)和真实长度的偏差。
“积分”便是对一段区间内的“微分”求代数和嘛(离散域)。

好的微分非线性并不能担保有一个好的积分非线性,由于如果微分非线性的偏差很小,但都是正的,那积分非线性就会很大(如果尺子有100小格,每一小格的的微分非线性偏差累加起来就很大)。
但是好的积分非线性可以担保有一个好的微分非线性。

有些人会问,假如有一把尺子的每一小格都是0.9mm,这时INL和DNL为多少?这时候格子的疏密是均匀的,DNL为0mm,INL也为0%,也便是线性度非常空想(我这里把空想一小格长度定为0.9mm)。
但是这样的尺子是不准确的,我们说这把尺子有一个增益偏差(这里便是0.9倍)。
便是说你用这把尺寸量到一个物体长度读数为10CM,须要再乘上0.9这个系数,物体的真实尺寸为10CM0.9=9CM。
我们利用一些ADC时,常常要做增益校准,做的便是这个事(用一个标准的旗子暗记源,把这个0.9的系数给算出来,存到单片机或者E2PROM里面)。

说到这里大家对ADC线性度观点该当可以明白一些了,但是如何把一个ADC芯片的线性度丈量出来,那可不是随意马虎的事。
特殊是高位数的ADC,比如16位,笨一点的办法,便是测65536个点,打算得到积分非线性,如果是24位的ADC,估计一两年之内都测不完。

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