ADC分辨率与最低有效位（LSB）详解

ADC分辨率与最低有效位（LSB）详解

引用

CSDN

1.

https://m.blog.csdn.net/weixin_45021744/article/details/137953767

模数转换器（ADC）是将模拟信号转换为数字信号的关键组件，在各种电子设备中都有广泛应用。其分辨率和最低有效位（LSB）是衡量ADC性能的重要参数。本文将详细介绍这两个概念及其计算方法，并通过实例说明分辨率对测量精度的影响。

分辨率（Resolution）是指ADC转换器能够分辨量化的最小信号的能力，用二进制位数表示。分辨率也是一个最低有效位（The Least Significant Bit，LSB）的变化量所对应的最小模拟增量，这个关键参数决定了转换器所能分辨的输入模拟信号的最小增量。

ADC的最低有效位LSB大小可以参考如下公式：

其中FSR是与基准电压（VREF）成比例的ADC的满量程输入范围（V），N是ADC输出代码中的位数，2N等于ADC代码的总数。 LSB大小等于满量程输入范围（FS**FSR）除以ADC代码的总数，相当于覆盖整个输入范围所需的每个代码的步长。

下图为4位ADC的阶跃函数，它将横坐标的输入电压映射到纵坐标的输出代码：

ADC采样模拟信号提供输入信号的量化数字码，输入电压与数字码的公式如下：

其中VIN（V）是ADC的输入电压，输出代码是ADC的十进制格式的数字输出代码，LSB大小是ADC代码中的最低有效位。

实例：针对一个0~5V范围的输入电压（ADC满量程5V）：

1、用8位分辨率的 ADC测，

• 输入电压是0V 时，输出的数字是0；
• 输入电压是5V时，输出的数字是255；
• 当数字增加1，实际上电压增加5/256=0.0195V；

2、用12位分辨率的ADC测：

• 输入电压是0V时，输出的数字是0；
• 输入电压是5V时，输出的数字是4095；
• 当数字增加1，实际上电压增加5/4096=0.0012V;

测量一个0.015V的输入电压信号（ADC满量程5V）：

• 用8位ADC测，最小输出数字是1，测量结果就是1*5/256=0.0195V电压；
• 如果用12位的ADC测，当数字是12时，测量结果是125/4096=0.0147V；如果数字是13，测量结果是135/4096=0.0159V。

对比一下数字，就可以看出来，分辨率越高，就可以将满量程里的电平分出更多份数，测量得到的电压结果就越精确，得到的数字信号再用DAC转换回去后就越接近原来输入的模拟值。