ADC 的最基本指标是其信噪比(SNR),表示将模拟信号转换为数字信号后信号与噪声之间的比例。通常表示为对数值,如20 dB, 60 dB 等。SNR 越高,表示 ADC 的转换精度越高,数字信号的抗干扰性和可靠性越强。
SNR 受到多种因素的影响:首先是 ADC 本身的分辨率越高,噪声幅度相对就越低,SNR也就越高。其次,ADC 运算速度也很重要,因为 ADC 的采样时长和分辨率都会影响其输出的信噪比。对于信噪比要求比较高的应用,建议使用 delta-sigma ADC,这种 ADC 一般会有更高的分辨率和采样率,从而达到更好的信噪比。
失调误差是指 ADC 输出的数字量和实际模拟信号中所代表的量之间的差异。其中DNL(差分非线性(Differential Nonlinearity))描述的是任意两个邻近的输出之间的大小差;而INL(积分非线性(Integral Nonlinearity))描述的是所有输出与标准直线之间的最大偏离值。DNL 和 INL 都会导致 ADC 测量结果的偏差。较小的 INL 和 DNL 特性对于高精度、高灵敏度的应用十分关键。
采样率也被称作转换速率,表示 ADC 能够实际处理的模拟信号的频率范围,通常以每秒采样次数(SPS)来表示。采样率过低会导致采样不到真实的信号,而采样过高会使 ADC 芯片的复杂度上升,噪声也会增加。
对于大多数应用,ADC 的采样率应该略高于模拟信号的最高有效频率,以确保该信号能够被 ADC 正确地采样。建议可以采用过采样的技术,即提高 ADC 的采样率,再通过数字滤波器等技术来补偿信号采样后的失真问题。
功耗和芯片体积是设计 ADC 时另外两个重要的考虑因素。低功耗 ADC 能够延长电池寿命并简化系统设计。而高功率 ADC 则可能需要散热系统和其他备用方案,以确保其正常工作。芯片体积也很重要,尤其是对于需要重量和体积受限的应用或在高密度 PCB 上进行设计时,越小越好。
因此,考虑到功耗和芯片体积的限制,可以选择通过调整 ADC 的分辨率和采样率,从而在一定程度上平衡其性能和功耗。