如何使用信号链精度分析二信号链的不精确性

　　在第一部分中，我们讨论了一般静态模数转换器的不精确性误差和涉及带宽的 ADC 不精确性误差。希望这些内容有助于加深读者对 ADC 误差以及这些误差如何影响信号链的理解。基于此，要记住的是，并非所有组件都是一样的——有源和无源器件均是如此，因此，无论系统最终选择了什么器件，模拟信号链中都会存在误差。本文将描述精度、分辨率和动态范围之间的差异。本文还将揭示信号链内部的不精确性是如何累积并导致误差的。定义新设计的系统参数时，这些内容对于理解如何正确指定或选择一个 ADC 有着重要作用。

　　精度、分辨率与动态范围

　　许多转换器用户似乎在互换使用精度和分辨率这两个术语，但这种做法是错误的。精度和分辨率这两个术语并不相等，但是具有相关性，所以，不应互换使用。可以把精度和分辨率视为堂兄妹，但不是双胞胎。精度就是误差，或者说测量值偏离真值的幅度。精度误差可以称为灵敏度错误。分辨率就是测得值的表示或显示精细度。即使系统的分辨率为 12 位，也并不意味着它能测量精度为 12 位的值。例如，假设一块万用表可以用 6 位数来表示测量值。则该万用表的分辨率为 6 位，但是，如果最后一位或两位数似乎在测量值之间摆动，则分辨率会受到影响，测量精度同样会受到影响。 系统或信号链里的误差会一直累积，使原始测量值失真。因此，了解系统的动态范围也很关键，以便衡量要设计的信号链的精度和分辨率。我们再以万用表为例。如果表示位数为 6，则其动态范围应为 120 dB（或 6 × 20 dB/ 十倍频程）。但要注意的是，最后两位仍在摆动。因此，真实动态范围只有 80 dB。这就是说，如果设计人员要测量 1 µV（或 0.000001 V）的电压，则该测量值的误差可能高达 100 µV，因为实际器件的精度仅为 100 µV（或 0.0001 V 或 0.0001XX V，其中，XX 表示在摆动的最后两位）。实际上，描述任何系统的整体精度的方法有两种：直流和交流。直流精度表示整个给定信号链中展现出来的“偏离”累积误差，这种方法有时称为“最差条件”分析。交流精度表示整个信号链中累积的噪声误差项，这项指标决定着系统的信噪比（SNR）。然后把这些误差累加起来，结果会使 SNR 下降，并产生整个设计更真实的有效位数（ENOB）。实际上，取得这两个参数可以告诉用户，在静态和动态信号下，系统有多精确。