了解 ADC 性能，尤其是當它與系統要求相關時，并不總是一項簡單的任務。舉個例子，一位客戶為他們的一個產品設計了一個他們認為簡單的低端測試系統。客戶需要開發精度為 1% 的測試系統，因此決定使用與他們的 MCU 集成的 12 位分辨率 ADC。使用集成 ADC 的原因是它們有足夠的余量來滿足 12 位 ADC 的精度要求。事實證明，這不是一個正確的評估。他們的第一個錯誤是他們不了解如何正確評估所需的準確性。

由于系統水平測量的不準確，他們測試系統的初始制造運行顯示出 2% 的廢品率。這使他們走上了升級 MCU 的道路，這樣他們就可以實施額外的數字處理來提高系統精度。這是他們的第二個錯誤。他們錯誤地診斷了 2% 拒絕率的根本原因，并通過應用額外的數字處理加劇了他們的第一個錯誤。結果是他們的下一次生產運行的廢品率高達 5%，并且具有更高的可變性。

客戶如何設計一個系統，但他們認為自己的準確度遠遠超出了他們的需要，卻失敗了？客戶未能解釋 ADC 的關鍵規格并將其應用于所需的系統要求。

讓我們回顧一下決策過程，以評估他們如何在這種情況下結束。客戶犯的第一個錯誤是將分辨率與精度和準確度混淆，這是一個常見的錯誤。第二個錯誤是未能確定導致高廢品率的真正錯誤來源。這反過來又導致了進一步提高廢品率的解決方案。

ADC分辨率

分辨率是 ADC 的第一個也是最廣泛搜索的參數。客戶查看 ADC 分辨率并假設它與 ADC 的準確度和精度相匹配。問題是分辨率、精度和準確度并不總是相關的——并且在給定的 ADC 上可能會有很大差異。

ADC 的分辨率僅指 ADC 輸出的位數或代碼數。它不會對來自 ADC 的數據的精確度或準確度給出定性指示。

并非所有 12 位 ADC 都生而平等。您必須深入挖掘以了解 ADC 提供的性能。

這可以通過查看分辨率的定性指標來實現，例如有效分辨率（位）、有效位數 (ENOB) 和噪聲（伏特）。這些屬性用于以略有不同的方式定義分辨率。

考慮到 ADC 相對于滿量程輸入的噪聲，有效分辨率只是可用的 ADC 分辨率。有效分辨率通常用作定性品質因數來指示 DC RMS（均方根）噪聲的影響，即與平均值相差一個標準偏差的 ADC 讀數。例如，如果您從 12 位 ADC 獲取 100 個讀數，并計算 100 個讀數的標準偏差為 2 位，則 ADC 的有效分辨率為 10 位。

ENOB 類似于有效分辨率，但它是 AC RMS 噪聲（以比特為單位）的定性品質因數。

噪聲是表示 ADC 有效分辨率的另一種方式，但它以伏特為單位進行量化。

在嘗試根據參考輸入的信號來比較 ADC 的性能時，噪聲很有用，而在嘗試了解 ADC 的噪聲時，位很有用，因為它與 ADC 的滿量程代碼范圍有關。例如，讓我們比較一個 12 位有效分辨率的 ADC 和一個 10 位有效分辨率的 ADC。具有 12 位有效分辨率的 ADC 的滿量程范圍為 5 V，輸入參考噪聲為 (5V/2^12) = 1.2mV。具有 10 位有效分辨率的 ADC 的滿量程范圍為 1V，輸入參考噪聲為 (1V/2^10) = 0.98mV。12 位有效分辨率 ADC 具有更高的輸入參考噪聲，因此最佳 RMS 精度為 1.2mV，但它具有更寬的輸入范圍。10 位有效分辨率具有較低的輸入參考噪聲，但具有較小的輸入范圍。

哪個ADC更好？答案取決于您的應用需求。

精確

精度是測量被一致再現的能力，或者換句話說，是測量的可重復性。您的測量精度越高，您就越能辨別出細微的差異。高精度是好的。

準確性

準確度是測量與被測量的實際值相匹配的能力。嘗試測量特定值時需要它。高精度非常好。

哪個更重要——精度還是準確度？

假設我買了一套箭，然后去射箭場使用三個系統來證明精度和準確性。

圖 1 顯示了系統 1，它是一個精確系統的示例。請注意，箭頭是緊密分組的，這表明發射箭頭的方法具有很高的可重復性。然而，它們并沒有接近靶心的預定目標，這意味著發射器或箭頭的性能不具備準確性。

圖 2 顯示了系統 2，這是一個精確、準確的系統示例。再次注意箭頭是緊密分組的，這表明發射箭頭的方法是非常可重復的。另請注意，它們在靶心上分組，這表明準確性很高。

圖 3 顯示了系統 3，這是一個既不精確也不準確的系統示例。沒有緊密的箭頭分組并且精度低。

精度和準確度哪個更重要？

要回答這個問題，讓我們再看看這三個系統。

如果一個月后制造了一套新的箭并且我在射箭場使用它們會怎樣？我希望系統 1 中的分組保持緊密，但由于新箭頭與舊箭頭不同，分組可能已移動到目標上的不同位置。我還希望系統 2 和系統 3 中的分組與以前保持一致。

如果第二天射箭場的溫度、濕度或風改變方向會怎樣？同樣，我希望系統 1 中的分組保持緊密，但分組將移動到目標上的不同位置。此外，我希望系統 2 和系統 3 中的分組與以前保持一致。

如果我每天在不斷變化的環境條件下發射一組新制造的箭，會發生什么？大約 30 天后，系統 2 的外觀將與第一天相同，但系統 1 和系統 3 的外觀將開始相同。隨著時間的推移，一個沒有精度的精密系統開始看起來像一個既沒有精度也沒有準確度的系統，因為精度會根據內部變化（制造）和外部變化（環境）而變化。

這就是文章開頭示例中客戶發生的情況。他們認為他們有準確性，但意識到他們沒有。然后他們試圖提高精度以進行補償，但系統發生了變化，因此他們失去了精度和準確度，不得不重新設計他們的系統。

現在我們對分辨率、精度和準確度有了很好的理解，我們可以將這種理解應用到我們的 ADC 中。在第二部分中，我們將繼續探索客戶示例，以了解定義精度和準確度的 ADC 參數。這最終將使我們能夠達到滿足我們要求的系統精度。