1、静态参数,STATIC CONVERTER CHARACTERISTICS
1.1、分辨率,Resolution
1.1.1、分辨率(Resolution)和精度(Accuracy)的区别
1.2、DNL,微分非线性,Differential Non Linearity
DNL误差定义为实际量化台阶与对应于1 LSB的理想值之间的差异。对于一个理想ADC,其微分非线性为DNL = 0 LSB(),也就是说每个模拟量化台阶等于1 LSB (1LSB = VFSR/2N,其中VFSR为满量程电压,N是ADC的分辨率),跳变值之间的间隔为精确的1 LSB。若DNL误差指标≤ 1LSB,就意味着传输函数具有保证的单调性,且没有丢码。当一个ADC的数字量输出随着模拟输入信号的增加而增加时(或保持不变),就称其具有单调性,相应传输函数曲线的斜率没有变号。DNL指标是在消除了静态增益误差的影响后得到的。具体定义如下:
VD是对应于数字输出代码D的输入模拟量,N是ADC分辨率,VLSB-IDEAL是两个相邻代码的理想间隔。较高数值的DNL增加了量化结果中的噪声和寄生成分,限制了ADC的性能,表现为有限的信号-噪声比指标(SNR)和无杂散动态范围指标(SFDR)。
要保证没有丢码(Missing Codes are those output codes that will never appear at the ADC outputs.)和单调的转移函数,ADC的DNL必须小于1 LSB。

1.3、INL,积分非线性,Integral Non Linearity
INL误差表示实际传输函数背离直线的程度,以LSB或满量程的百分比(FSR)来度量。这样,INL误差直接依赖于与之相比较的直线的选取。
至少有两个定义是常用的:“最佳直线INL”和“端点INL” :
- 最佳直线INL定义中包含了关于失调(截距)和增益(斜率)误差的信息,以及传输函数的位置(在后面讨论)。它定义了一条最接近ADC实际传输函数的直线。没有明确定义直线的精确位置,但这种方法却具有最好的可重复性,能够真正描述器件的线性特征。
- 端点INL所采用的直线经过转换器传输函数的两个端点,因而也就确定了直线的精确位置。这样,对于一个N位ADC来讲,这条直线就由其零点(全0)和其满度(全1)点确定。
最佳直线方法通常被作为首选,因为它能产生比较好的结果。两种INL评估方法是在扣除了静态失调和增益误差后的测量结果,可用下式表示:
VD是数字输出码D对应的模拟输入,N是ADC的分辨率,VZERO是对应于全零输出码的最低模拟输入,VLSB-IDEAL是两个相邻代码的理想间隔。

1.4、Offset,偏移

1.5、Gain Error,增益误差

2、动态参数,DYNAMIC CONVERTER CHARACTERISTICS
2.1、ENOB,有效位数,Effective Number of Bits
ENOB = (SINAD – 1.76)/6.02
2.1.1、有效位数(ENOB)和分辨率(Resolution)的区别
- ENOB一定小于Resolution
- ENOB针对AC信号,分辨率针对DC信号
SNR,信噪比,Signal-to-Noise Ratio
理论SNR,是仅考虑量化噪声,且无失真情况下的SNR
实际SNR,不仅是量化噪声,还有其他因素影响
THD,总谐波失真,Total Harmonic Distortion
SINAD,信纳比,Signal-to-Noise and Distortion Ratio
SFDR,无杂散动态范围,Spurious Free Dynamic Range

IMD,互调失真,Intermodulation Distortion
FPBW,全功率带宽,Full Power Bandwidth
举例
已知(FFT可知):归一化后,信号功率,PS = 0 dB;噪声功率,PN = -110.4 dB;谐波功率,PD = -116.3 dB;Worst Spur Level = -118.9 dB
可得:
SNR = PS - PN = 110.4 dB
THD = PS - PD = 116.3 dB
SINAD = PS - PN+D =
SFDR = PS - Worst Spur Level = 118.9 dB
ENOB = (SINAD – 1.76)/6.02 = 17.88 Bits

注意:Noise功率指的是所有noise功率之和,而不是noise floor。
注意:分辨率24 bit的ADC实际SNR才110.4 dB,而理论SNR = 24*6.02+1.76 = 146.24 dB。
The ABCs of Analog to Digital Converters: How ADC Errors Affect System Performance