(1)A/D 转换器的转换精度
在单片集成的 A/D 转换器中也采用分辨率 (又称分解度)和转换误差来描述转换精度。
分辨率以输出二进制数或十进制数的位数表示,它说明 A/D 转换器对输入信号的分辨
能力。从理论上讲,n 位二进制数字输出的 A/D 转换器应能区分输入模拟电压的2n 个不同
等级大小,能区分输入电压的最小差异为 FSR/2n (满量程输入的1/2n),所以分辨率所表
示的是 A/D 转换器在理论上能达到的精度。例如 A/D 转换器的输出为10位二进制数,最
大输 入 信 号 为 5V, 那 么 这 个 转 换 器 的 输 出 应 能 区 分 出 输 入 信 号 的 最 小 差 异 为
5V/210=488mV。
转换误差通常以输出误差最大值的形式给出,它表示实际输出的数字量和理论上应有的输
出数字量之间的差别,一般多以最低有效位的倍数给出。例如给出转换误差<±LSB/2,这就
表明实际输出的数字量和理论上应得到的输出数字量之间的误差小于最低有效位的半个字。
有时也用满量程输出的百分数给出转换误差。例如 A/D 转换器的输出为十进制的31
2
位 (即所谓三位半),转换误差为±0005%FSR,则满量程输出为1999,最大输出误差 小
于最低位的1。
通常单片集成 A/D 转换器的转换误差已经综合地反映了电路内部各个元、器件及单元
电路偏差对转换精度的影响,所以无需再分别讨论这些因素各自对转换精度的影响了。
还应指出,手册上给出的转换精度都是在一定的电源电压和环境温度下得到的数据。如果
这些条件改变了,将引起附加的转换误差。例如10位二进制输出的A/D转换器AD571在室温
(±25℃)和标准电源电压 (V+=+5V、V-=-15V)下转换误差≤±LSB/2,而当环境温度
从0℃变到70℃时,可能产生±1LSB的附加误差。如果正电源电压在+45~+55V 范围内
变化,或者负电源电压在-16~-135V 范围内变化时,最大的转换误差可达±2LSB。因此,
为获得较高的转换精度,必须保证供电电源有很好的稳定度,并限制环境温度的变化。对于那
些需要外加参考电压的 A/D转换器,尤其需要保证参考电压应有的稳定度。
(2)A/D 转换器的转换速度
A/D 转换器的转换速度主要取决于转换电路的类型,不同类型 A/D 转换器的转换速度
相差甚为悬殊。
并联比较型 A/D 转换器的转换速度最快。例如,8位二进制输出的单片集成 A/D 转换
器转换时间可以缩短至50ns以内。
逐次渐近型 A/D 转换器的转换 速 度 次 之。多 数 产 品 的 转 换 时 间 都 在10~100μs之 间。
个别速度较快的8位 A/D 转换器转换时间可以不超过1μs。
相比之下间接 A/D 转换器的转换速度要低得多了。目前使用的双积分型 A/D 转换器转
换时间多在数十毫秒至数百毫秒之间。
此外,在组成高速 A/D 转换器时还应将取样保持电路的获取时间 (即取样信号稳定地
建立起来所需要的时间)计入转换时间之内。一般单片集成取样保持电路的获取时间在几
微秒的数量级,和所选定的保持电容的电容量大小很有关系。