理解ADC误差对系统性能的影响（二）

不关注绝对精度，而注重于相对精度。这样的系统允许基准随着时间缓慢漂移，同时又能够提供期望的精度。

电压噪声

另外一个重要指标是电压噪声。它通常规定为RMS值或峰–峰值。要估计它对于性能的影响，需要将RMS值转换为峰–峰值。如果一个2.5V基准在输出端具有500μV的峰–峰电压噪声（或83μV RMS），该噪声会带来0.02%的误差，或将系统性能限制于仅12位，而且这还没考虑任何其它的转换器误差。理想情况下，基准的噪声应该远低于一个LSB ，这样才不至于限制ADC的性能发挥。带有片内基准的ADC通常都不规定电压噪声，这样就将确定误差的任务留给了用户。如果你的设计没有达到预期性能，而你又正在使用内置基准，可尝试采用一个高性能的外部基准，这样你就可以确定造成性能下降的真正元凶是否是内部基准。

负载调整

最后一项指标是基准的负载调整。用于ADC的电压基准通常具有足够的电流可用于驱动其它器件，因此有时也被其它IC使用。其它元件的吸取电流会影响到电压基准，也就是说随着吸取电流的增大，参考电压会跌落。如果使用基准的器件被间歇性地打开和关闭，将会导致参考电压随之上升或下降。如果一个2.5V基准的负载调整率指标为0.55μV/μA，那就意味着当有另外一个器件吸取800μA电流时，参考电压将会改变多达440μV，这将带来0.0176%的误差（440μV/2.5V），或占去现有误差余量的几乎20%。

其它温度效应

接下来继续讨论温度相关的问题，另外还有两项指标通常很少有人关注，那就是失调漂移和增益漂移。这两项指标一般只给出典型数值，用户只能自己判断它是否足以满足系统要求。失调和增益的漂移可采用多种不同方法加以补偿。一个办法是仔细测出失调和增益漂移的完整数据，并在存储器中建立一个表格，然后随着温度的变化调节测量值。然而，这是一项繁重的任务，因为每个ADC必须单独补偿，而且补偿工序非常费时。第二个办法是只在温度发生显著变化时才执行校准。

对于那些只作一次性温度校准的系统，需要重点留意一下漂移指标。如果已校准了初始失调但温度又发生了改变，因漂移的关系又会引入新的误差，这使校准的效果被减弱。例如，假设在温度X下进行了一次转换。随后的某个时间，温度变化了10°C，又作了完全相同的另一次测量。两次读取的转换结果会有差异，这会使用户对系统的可重复性也就是可靠性产生怀疑。

有很多原因促使制造商没有给出最大界限。其中之一便是成本的增加。漂移测试需要特殊的平台，并且还要在测试流程中增加额外的工序（这将导致额外的制造成本），以确保所有器件不超出最大漂移界限。

增益漂移的问题更多，尤其是对于那些采用内部基准的器件。这时候，基准的漂移可以一并包含于增益漂移参数中。当采用外部基准时，IC的增益漂移一般比较小，比如0.8ppm/°C。这样，±10°C的温度变化将会造成±8ppm的漂移。举例来讲，12位性能等价于244ppm （1/4096 = 0.0244% = 244ppm）。因此，±8ppm的漂移所造成的误差远低于12位系统中的一个LSB。

交流特性

有些ADC只在输入信号接近于直流时能很好地工作。另外一些则能很好地处理从直流到Nyquist特频率的信号。仅有DNL和INL符合系统要求并不能说明转换器能够同样合格地处理交流信号。DNL和INL是在直流测试的。要掌握其交流性能就必须了解交流指标。在产品规格书中有电气参数表和典型工作特性，从中你可以找到有关交流性能的线索。需要考察的关键指标有信号–噪声比（SNR），信号–噪声加失真比（SINAD），总谐波失真（THD），以及无杂散动态范围（SFDR）。首先我们来看一看SINAD或SNR。SINAD定义为输入正弦波信号的RMS值与转换器噪声的RMS值（从直流到Nyquist特频率，包括谐波［总谐波波失真］成分）。谐波发生于输入频率的倍数位（图9）。SNR类似于SINAD，只是它不包含谐波成分。因此，SNR总是好于SINAD。SINAD和SNR一般以dB为单位。

其中N是转换器的位数。对于理想的12位转换器，SINAD为74dB。这个方程可重写为N的表达式，新的表达式揭示了能够获得的信息的位数与RMS噪声的函数关系：

这个方程就是等效位数的定义，即ENOB。

图9. FFT图显示出ADC的交流性能

值得注意的是SINAD和输入频率有关。随着频率向Nyquist上限逼近，SINAD逐渐下降。如果规格书中的指标是在相对于Nyquist频率较低的频率下测得，在接近Nyquist频率时性能有可能变得很差。在规格书中的典型工作特性中可以找到ENOB曲线，可以观察到随着频率的增加ENOB下降，主要是由于随着输入频率的增加THD逐渐变差。例如，如果在感兴趣的频率SINAD的最小值为68dB，那么