AD转换器位数对测量误差是否有影响？设计个电路实证一下！

本文中，小编将对AD转换器位数对测量误差的影响予以介绍，如果你想对它的详细情况有所认识，或者想要增进对它的了解程度，不妨请看以下内容哦。

一、AD转换器

AD 转换器即模数转换器，或简称 adc，通常是指一个将模拟信号转变为数字信号的电子元件。 通常的模数转换器是将一个输入电压信号转换为一个输出的数字信号。由于数字信号本身不具有实际意义，仅仅表示一个相对大小。故任何一个模数转换器都需要一个参考模拟量作为转换的标准，比较常见的参考标准为最大的可转换信号大小。而输出的数字量则表示输入信号相对于参考信号的大小。 模数转换器最重要的参数是转换的精度，通常用输出的数字信号的位数的多少表示。转换器能够准确输出的数字信号的位数越多，表示转换器能够分辨输入信号的能力越强，转换器的性能也就越好。

AD转换器有不同的位数，那么不同的位数对测量误差是否有影响呢？

二、电路设计

设计测试电路，使用 F030单片机进行测试。输入的模拟信号经过RC滤波之后，发送到 ADC的第0通道。使用两个电阻将模拟地和电源分开。电路板上还设置了 3.3V的稳压芯片。设计电路PCB，使其能够适应一分钟制板方法。

ADTest2024AprilTestADCBit.PcbDoc

▲ 图1.2.1 测试电路原理图720

▲ 图1.2.2 测试电路PCB

一分钟之后，得到制作的测试电路板。电路制作的非常完美。下面进行焊接测试。

三、测量结果

焊接电路板，对它进行清洗之后进行测量。利用探针夹子下载测试程序。下载测试程序，通过 ST-LINK中的串口完成测量数据上传给微机。利用Python 编程，使用 DH1766提供从 0.1到3.2V的电压，实际电压值通过DM3068测量  单片机对采集到的512个数据进行平均。在平均之前 分别取前面 1 到 12bit，这样便可以得到不同分辨率下ADC采样的数值了。

在测量电压范围内总共采集了 2000 个数据，绘制出电压与ADC之间的关系。可以看到，在 ADC采样位数比较小的时候，由于量化所造成的误差比较大。虽然这是512个数据的平均值，数据的误差主要来自于AD量化造成的。但是，随着位数的增加，也可以看到数据的中存在着噪声引起的波动。此时，噪声引起的误差超过了转换位数的带来的误差。

▲ 图1.3.1 不同位数对应的采集数据

通过对 单片机AD数据与电压之间进行线性拟合，计算拟合电压与实际电压之间误差的方差，可以看到，在AD转换位数从 1 到12为变化过程中，方差急剧下降。但是下降的速度越来越慢，当位数超过10位之后，基本上误差不变了。这是对方差取对数之后绘制的数据线。更加清晰的看到，当 AD转换的位数超过10之后，所得到的数据误差主要来自于电路的噪声了。因此，对于数据转换来讲，再高的ADC位数也没有用了。

▲ 图1.3.2 不同的ADC的位数对应的线性拟合误差

▲ 图1.3.3 位数与误差对数

以上所有内容便是小编此次为大家带来的有关AD转换器位数对测量误差的影响的所有介绍，如果你想了解更多有关它的内容，不妨在我们网站进行探索哦。