在現(xiàn)代電子系統(tǒng)中，模數(shù)轉(zhuǎn)換器（A/D轉(zhuǎn)換器）作為模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)之間的關(guān)鍵橋梁，其性能直接影響系統(tǒng)的精度、速度和可靠性。為了深入理解A/D轉(zhuǎn)換器的性能表現(xiàn)，工程師需要掌握一系列關(guān)鍵特性參數(shù)，包括靜態(tài)指標(biāo)（如線性度、偏移誤差、增益誤差）和動(dòng)態(tài)指標(biāo)（如信噪比、諧波失真、動(dòng)態(tài)范圍）。這些參數(shù)不僅決定了轉(zhuǎn)換器的基本精度，還影響著系統(tǒng)在高頻、高速或高精度應(yīng)用中的表現(xiàn)。

本文系統(tǒng)性地整理了A/D轉(zhuǎn)換器的核心特性術(shù)語，從孔徑延遲、抖動(dòng)等時(shí)序參數(shù)，到微分非線性（DNL）、積分非線性（INL）等線性度指標(biāo)，再到信噪比（SNR）、總諧波失真（THD）等動(dòng)態(tài)性能參數(shù)，逐一解析其定義、測(cè)試方法及對(duì)實(shí)際應(yīng)用的影響。

1、孔徑延遲

時(shí)鐘有效邊沿之后，到輸入信號(hào)被采集或保持以進(jìn)行轉(zhuǎn)換的時(shí)間。

2、孔徑抖動(dòng)

要開始突發(fā)測(cè)量，請(qǐng)從菜單欄中選擇“burst”。

3、（轉(zhuǎn)換）延遲或流水線延遲

啟動(dòng)一次轉(zhuǎn)換到第一個(gè)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)出現(xiàn)在輸出端之間的時(shí)鐘周期數(shù)。每個(gè)采樣數(shù)據(jù)在流水線延遲加上采樣后的輸出延遲后可用。

4、轉(zhuǎn)換時(shí)間

完成一次轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間。轉(zhuǎn)換時(shí)間不包括采集時(shí)間、多路復(fù)用器的設(shè)置時(shí)間或其他元件時(shí)間，因此轉(zhuǎn)換時(shí)間可能小于 “吞吐時(shí)間”。

5、端點(diǎn)線與最佳擬合線

●端點(diǎn)線：連接第一個(gè)和最后一個(gè)轉(zhuǎn)換點(diǎn)的直線，僅使用首尾兩點(diǎn)計(jì)算參考線，端點(diǎn)誤差圖的首尾點(diǎn)始終為零。

●最佳擬合線：使用所有轉(zhuǎn)換點(diǎn)，通過最小二乘法線性回歸擬合的直線，使誤差分布對(duì)稱，更能反映整體線性度。

6、直流共模誤差

差分輸入模數(shù)轉(zhuǎn)換的指標(biāo)，指兩個(gè)輸入端施加相同電壓時(shí)輸出碼的變化。

7、微分增益誤差

當(dāng)施加給定幅度的高頻正弦波時(shí)，不同直流輸入電平下輸出電平的差異（以 % 表示）。

8、微分非線性誤差（DNL/DNLE）

實(shí)際模擬輸入信號(hào)對(duì)應(yīng)碼增量的1LSB臺(tái)階與理想1LSB臺(tái)階的最大偏差。

●意義：靜態(tài)指標(biāo)，與動(dòng)態(tài)指標(biāo)信噪比（SNR）相關(guān)。DNL偏離零越大，SNR可能越差，但無法直接通過DNL預(yù)測(cè)噪聲性能。

9、微分相位誤差

兩個(gè)不同直流輸入電平下，重構(gòu)的小信號(hào)正弦波輸出相位的差異。

10、滿量程誤差

最后一個(gè)轉(zhuǎn)換點(diǎn)與理想轉(zhuǎn)換點(diǎn)的誤差，等于增益誤差與偏移誤差之和。

11、增益誤差

滿量程誤差減去偏移誤差，反映參考線（端點(diǎn)或最佳擬合線）斜率與理想傳輸特性斜率的偏差。

計(jì)算公式：(N?1)/a?(N?1)，其中N為轉(zhuǎn)換點(diǎn)數(shù)，a為參考線斜率。

12、積分非線性誤差（INL/INLE）

傳輸特性與參考線（端點(diǎn)線或最佳擬合線）的偏離，不包含量化誤差、偏移誤差和增益誤差，是衡量傳輸函數(shù)直線度的指標(biāo)，可能大于微分非線性誤差。

●意義：靜態(tài)指標(biāo)，與動(dòng)態(tài)指標(biāo)總諧波失真（THD）相關(guān)。INL偏離零越大，THD可能越差，但無法直接通過INL預(yù)測(cè)失真性能。

13、丟失碼

理想情況下應(yīng)出現(xiàn)的輸出碼在實(shí)際轉(zhuǎn)換中未出現(xiàn)的現(xiàn)象。

14、非單調(diào)性

輸入電壓?jiǎn)握{(diào)增加時(shí)，輸出碼非單調(diào)變化的現(xiàn)象（如碼值先增后減）。

15、偏移誤差

第一個(gè)轉(zhuǎn)換點(diǎn)與理想轉(zhuǎn)換點(diǎn)的誤差（端點(diǎn)計(jì)算）。對(duì)于最佳擬合線，偏移誤差為最佳擬合參考線與理想傳輸線的偏移量。

16、量化誤差

模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出在1LSB范圍內(nèi)保持不變，導(dǎo)致輸入電壓在臺(tái)階內(nèi)變化時(shí)產(chǎn)生的誤差。

●范圍：理想情況下為0到1LSB；若采用半LSB偏移，誤差范圍為?1/2LSB 到+1/2LSB。

17、信噪失真比（SINAD）

信號(hào)（或載波）功率與采樣頻率一半以下所有其他頻譜分量（不含直流）功率的比值。

18、信噪比（SNR）

輸出信號(hào)幅度與輸出噪聲電平（不含諧波和直流）的比值。

●影響因素：

a.量化噪聲：分辨率越高，LSB越小，量化噪聲越低；

b.轉(zhuǎn)換器自身噪聲；

c.應(yīng)用電路噪聲；

d.抖動(dòng)：高頻下抖動(dòng)影響增大，導(dǎo)致 SNR 下降。

●理論公式：全量程正弦波輸入時(shí)，SNR=20×log(2n?1×6)≈6.02n+1.76dB（n為分辨率）。

19、無雜散動(dòng)態(tài)范圍（SFDR）

信號(hào)功率與頻譜中最高雜散信號(hào)功率的分貝差。

20、總諧波失真（THD）

信號(hào)（或載波）功率與諧波頻譜分量（載波倍數(shù)頻率）功率的比值，TS-ATX7006默認(rèn)計(jì)算7次諧波（可調(diào)整）。

21、總未調(diào)整誤差（TUE）

包含線性度誤差、增益誤差和偏移誤差的綜合指標(biāo)，反映與理想器件性能的最壞情況偏差。

審核編輯 黃宇