以下是其計(jì)算方法，其中所用ADC的SNR = 60 dB。

注意，20 mV的噪聲可使系統(tǒng)靈敏度下降1位或6 dB，使系統(tǒng)性能從要求的60 dB降至54 dB。為了解決這個(gè)問(wèn)題，可能應(yīng)該選擇一種新型轉(zhuǎn)換器，以便維持60 dB或0.1%的系統(tǒng)精度。我們選擇一款A(yù)DC，其SNR/動(dòng)態(tài)范圍為70 dB，或者，其ENOB為11.34位，看看是否有用。

看起來(lái)性能并無(wú)多大變化。為什么？因?yàn)榍岸说脑肼曁螅瑹o(wú)法實(shí)現(xiàn)0.1%的精度，雖然轉(zhuǎn)換器的性能本身要遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于規(guī)格要求。需要改變前端設(shè)計(jì)，以便實(shí)現(xiàn)需要的性能。這種情況如下面的圖6所示。知道最后一個(gè)配置示例為什么不起作用嗎？設(shè)計(jì)人員并不能簡(jiǎn)單地選擇一款更好的ADC來(lái)提高系統(tǒng)的整體性能。

圖6. 前端噪聲與12位70 dB ADC噪聲比較。

加總情況

前面選擇的10 V滿(mǎn)量程、12位ADC的動(dòng)態(tài)范圍為60 dB，可實(shí)現(xiàn)0.1%的精度。這意味著，總累積誤差需要小于10 mV或10 V/(1060/20)，才能達(dá)到0.1%的精度要求。因此，必須更換前端組件，以把前端誤差降至9 mV p-p，如圖7所示，所用轉(zhuǎn)換器的SNR為70 dB。

圖7. 低前端噪聲與12位70 dB ADC噪聲比較。

如果要使用14位、74 dB ADC，如圖8所示，則對(duì)前端的要求甚至可以進(jìn)一步放寬。但這種折衷可能會(huì)導(dǎo)致成本增加。這些折衷要根據(jù)具體的設(shè)計(jì)和應(yīng)用進(jìn)行評(píng)估。舉例來(lái)說(shuō)，更值得的做法可能是加大對(duì)容差更小、漂移更低的電阻的投入，而不是投資采購(gòu)性能更強(qiáng)的ADC。

圖8. 前端噪聲與14位74 dB ADC噪聲比較。

分析總結(jié)

前文簡(jiǎn)要介紹了精度誤差、分辨率和動(dòng)態(tài)范圍之間的關(guān)系，這些指標(biāo)為針對(duì)具體應(yīng)用選擇轉(zhuǎn)換器提供了不同的參考，這些應(yīng)用則要求達(dá)到一定的測(cè)量精度。了解所有組件誤差以及這些誤差對(duì)信號(hào)鏈的影響至關(guān)重要。注意，并非所有組件均生而平等！創(chuàng)建囊括所有這些誤差的電子表是插入不同信號(hào)鏈組件的簡(jiǎn)便方法，可更快進(jìn)行評(píng)估并決定組件的權(quán)衡取舍，如表2所示。在不同組件的成本之間進(jìn)行權(quán)衡時(shí)，尤其如此。另外，有關(guān)如何生成這種電子表格的討論將在本系列第三部分進(jìn)行。最后，請(qǐng)記住，單純?cè)黾有盘?hào)鏈中轉(zhuǎn)換器的性能或分辨率無(wú)法提升測(cè)量精度。如果依舊存在同樣數(shù)量的前端噪聲，精度將不會(huì)得到改善。只會(huì)讓這些噪聲或不精確性測(cè)量達(dá)到更精細(xì)的程度，并最終可能讓設(shè)計(jì)人員的老板付出更多的成本。