ADC非线性INL与DNL详解：误差来源与计算方法

"本文档深入探讨了数字模拟转换器(ADC)中的两个关键性能指标：积分非线性(INL)和微分非线性(DNL)。积分非线性(INL)衡量的是ADC输出代码与其对应真实模拟值之间的最大偏差，以LSB（最小可分辨信号单位）为单位。例如，一个12位ADC如果INL为1LSB，意味着在基准电压4.095V下，实际测量值可能落在0.999V至1.001V的范围内。INL本质上是DNL误差的积分，意味着良好的INL性能通常伴随着良好的DNL。 微分非线性(DNL)则是指实际的代码步长与理想步长之间的差距。当DNL为正时，表示实际输入电压范围大于理想值，反之则相反。INL则是所有代码非线性误差的累积效应，它反映了一个ADC在不同输入电压下的整体线性偏离程度。计算INL和DNL的传统方法包括代码平均和电压抖动，但随着ADC位数增加，这些方法效率低下，耗时较长。 更有效的方法是利用直方图技术，如线性斜升技术。这种方法通过线性增加输入电压，并在固定间隔下连续采样输出代码。点击数，即多次相同代码的出现次数，与输入电压范围成正比。例如，如果某个代码的点击数超出理想值，说明非线性微分误差较大。非线性积分则是所有代码的DNL误差之和，可以通过统计直方图的分布来计算。 总结来说，INL和DNL是评估ADC性能的重要参数，它们反映了设备的线性度和精度。理解并准确测量这些非线性效应有助于优化设计，确保ADC在实际应用中的准确性和稳定性。直方图分析作为一种实用且高效的工具，被广泛应用于ADC的测试和优化过程中。"