AD轉(zhuǎn)換器位數(shù)對測量誤差是否有影響？設(shè)計個電路實證一下！

本文中，小編將對AD轉(zhuǎn)換器位數(shù)對測量誤差的影響予以介紹，如果你想對它的詳細情況有所認識，或者想要增進對它的了解程度，不妨請看以下內(nèi)容哦。

一、AD轉(zhuǎn)換器

AD 轉(zhuǎn)換器即模數(shù)轉(zhuǎn)換器，或簡稱 adc，通常是指一個將模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號的電子元件。 通常的模數(shù)轉(zhuǎn)換器是將一個輸入電壓信號轉(zhuǎn)換為一個輸出的數(shù)字信號。由于數(shù)字信號本身不具有實際意義，僅僅表示一個相對大小。故任何一個模數(shù)轉(zhuǎn)換器都需要一個參考模擬量作為轉(zhuǎn)換的標準，比較常見的參考標準為最大的可轉(zhuǎn)換信號大小。而輸出的數(shù)字量則表示輸入信號相對于參考信號的大小。 模數(shù)轉(zhuǎn)換器最重要的參數(shù)是轉(zhuǎn)換的精度，通常用輸出的數(shù)字信號的位數(shù)的多少表示。轉(zhuǎn)換器能夠準確輸出的數(shù)字信號的位數(shù)越多，表示轉(zhuǎn)換器能夠分辨輸入信號的能力越強，轉(zhuǎn)換器的性能也就越好。

AD轉(zhuǎn)換器有不同的位數(shù)，那么不同的位數(shù)對測量誤差是否有影響呢？

二、電路設(shè)計

設(shè)計測試電路，使用 F030單片機進行測試。輸入的模擬信號經(jīng)過RC濾波之后，發(fā)送到 ADC的第0通道。使用兩個電阻將模擬地和電源分開。電路板上還設(shè)置了 3.3V的穩(wěn)壓芯片。設(shè)計電路PCB，使其能夠適應(yīng)一分鐘制板方法。

ADTest2024AprilTestADCBit.PcbDoc

▲ 圖1.2.1 測試電路原理圖720

▲ 圖1.2.2 測試電路PCB

一分鐘之后，得到制作的測試電路板。電路制作的非常完美。下面進行焊接測試。

三、測量結(jié)果

焊接電路板，對它進行清洗之后進行測量。利用探針夾子下載測試程序。下載測試程序，通過 ST-LINK中的串口完成測量數(shù)據(jù)上傳給微機。利用Python 編程，使用 DH1766提供從 0.1到3.2V的電壓，實際電壓值通過DM3068測量? 單片機對采集到的512個數(shù)據(jù)進行平均。在平均之前 分別取前面 1 到 12bit，這樣便可以得到不同分辨率下ADC采樣的數(shù)值了。

在測量電壓范圍內(nèi)總共采集了 2000 個數(shù)據(jù)，繪制出電壓與ADC之間的關(guān)系。可以看到，在 ADC采樣位數(shù)比較小的時候，由于量化所造成的誤差比較大。雖然這是512個數(shù)據(jù)的平均值，數(shù)據(jù)的誤差主要來自于AD量化造成的。但是，隨著位數(shù)的增加，也可以看到數(shù)據(jù)的中存在著噪聲引起的波動。此時，噪聲引起的誤差超過了轉(zhuǎn)換位數(shù)的帶來的誤差。

▲ 圖1.3.1 不同位數(shù)對應(yīng)的采集數(shù)據(jù)

通過對 單片機AD數(shù)據(jù)與電壓之間進行線性擬合，計算擬合電壓與實際電壓之間誤差的方差，可以看到，在AD轉(zhuǎn)換位數(shù)從 1 到12為變化過程中，方差急劇下降。但是下降的速度越來越慢，當(dāng)位數(shù)超過10位之后，基本上誤差不變了。這是對方差取對數(shù)之后繪制的數(shù)據(jù)線。更加清晰的看到，當(dāng) AD轉(zhuǎn)換的位數(shù)超過10之后，所得到的數(shù)據(jù)誤差主要來自于電路的噪聲了。因此，對于數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換來講，再高的ADC位數(shù)也沒有用了。

▲ 圖1.3.2 不同的ADC的位數(shù)對應(yīng)的線性擬合誤差

▲ 圖1.3.3 位數(shù)與誤差對數(shù)

以上所有內(nèi)容便是小編此次為大家?guī)淼挠嘘P(guān)AD轉(zhuǎn)換器位數(shù)對測量誤差的影響的所有介紹，如果你想了解更多有關(guān)它的內(nèi)容，不妨在我們網(wǎng)站進行探索哦。