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我们所讲的精度通常是指它的精确度,其实这是错误的。精度又叫做精密度,是跟准确度相对应的一个概念。就像打靶一样,打的准,那就说它的准确度比较高;而每两个靶之间能打出的偏移越小,那它的精密度就越高。精密度与准确度合起来称为精确度。但是鉴于大家都将精度指代了精确度,那以下所说的精度如无特别指出,都是指精确度。
很多人对于精度和分辨率的概念不清楚,这里我做一下总结,希望大家不要混淆。
我们搞电子开发的,经常跟“精度”与“分辨率”打交道,这个问题不是三言两语能搞得清楚的,在这里只作抛砖引玉了。
简单点说,“精度”是用来描述物理量的准确程度的,而“分辨率”是用来描述刻度划分的。从定义上看,这两个量应该是风马牛不相及的。(是不是有朋友感到愕然^_^)。很多卖传感器的JS就是利用这一点来糊弄人的了。简单做个比喻:有这么一把常见的塑料尺(中学生用的那种),它的量程是10厘米,上面有100个刻度,最小能读出1毫米的有效值。那么我们就说这把尺子的分辨率是1毫米,或者量程的1%;而它的实际精度就不得而知了(算是0.1毫米吧)。当我们用火来烤一下它,并且把它拉长一段,然后再考察一下它。我们不难发现,它还有有100个刻度,它的“分辨率”还是1毫米,跟原来一样!然而,您还会认为它的精度还是原来的0.1毫米么?(这个例子是引用网上的,个人觉得比喻的很形象!)
回到电子技术上,我们考察一个常用的数字温度传感器:AD7416。供应商只是大肆宣扬它有10位的AD,分辨率是1/1024。那么,很多人就会这么欣喜:哇塞,如果测量温度0-100摄氏度,100/1024……约等于0.098摄氏度!这么高的精度,足够用了。但是我们去浏览一下AD7416的数据手册,居然发现里面赫然写着:测量精度0.25摄氏度!所以说分辨率跟精度完全是两回事,在这个温度传感器里,只要你愿意,你甚至可以用一个14位的AD,获得1/16384的分辨率,但是测量值的精度还是0.25摄氏度^_^
所以很多朋友一谈到精度,马上就和分辨率联系起来了,包括有些项目负责人,只会在那里说:这个系统精度要求很高啊,你们AD的位数至少要多少多少啊……
其实,仔细浏览一下AD的数据手册,会发现跟精度有关的有两个很重要的指标:DNL和INL。似乎知道这两个指标的朋友并不多,所以在这里很有必要解释一下。
DNL:Differencial NonLiner——微分非线性度
INL:Interger NonLiner——积分非线性度(精度主要用这个值来表示)
他表示了ADC器件在所有的数值点上对应的模拟值,和真实值之间误差最大的那一点的误差值。也就是,输出数值偏离线性最大的距离。单位是LSB(即最低位所表示的量)。
当然,像有的AD如△—∑系列的AD,也用Linearity error 来表示精度。
为什么有的AD很贵,就是因为INL很低。分辨率同为12bit的两个ADC,一个INL=±3LSB,而一个做到了±1.5LSB,那么他们的价格可能相差一倍。
LSB(Least Significant Bit),意为最低有效位;MSB(Most Significant Bit),意为最高有效位,若MSB=1,则表示数据为负值,若MSB=0,则表示数据为正。
当选择模数转换器(ADC)时,最低有效位(LSB)这一参数的含义是什么?有位工程师告诉我某某生产商的某款12位转换器只有7个可用位。也就是说,所谓12位的转换器实际上只有7位。他的结论是根据器件的失调误差和增益误差参数得出的,这两个参数的最大值如下:
失调误差 =±3LSB,
增益误差 =±5LSB,
乍一看,觉得他似乎是对的。从上面列出的参数可知最差的技术参数是增益误差(±5 LSB)。进行简单的数学运算,12位减去5位分辨率等于7位,对吗?果真如此的话,ADC生产商为何还要推出这样的器件呢?增益误差参数似乎表明只要购买成本更低的8位转换器就可以了,但看起来这又有点不对劲了。正如您所判断的,上面的说法是错误的。
让我们重新来看一下LSB的定义。考虑一个12位串行转换器,它会输出由1或0组成的12位数串。通常,转换器首先送出的是最高有效位(MSB)(即LSB + 11)。有些转换器也会先送出LSB。在下面的讨论中,我们假设先送出的是MSB(如图1所示),然后依次送出MSB-1 (即 LSB + 10)和MSB -2(即LSB + 9)并依次类推。转换器最终送出MSB -11(即LSB)作为位串的末位。
LSB这一术语有着特定的含义,它表示的是数字流中的最后一位,也表示组成满量程输入范围的最小单位。对于12位转换器来说,LSB的值相当于模拟信号满量程输入范围除以212 或 4,096的商。如果用真实的数字来表示的话,对于满量程输入范围为4.096V的情况,一个12位转换器对应的LSB大小为1mV。但是,将LSB定义为4096个可能编码中的一个编码对于我们的理解是有好处的。
让我们回到开头的技术指标,并将其转换到满量程输入范围为4.096V的12位转换器中:
失调误差 = ±3LSB =±3mV,
增益误差 =±5LSB = ±5mV,
这些技术参数表明转换器转换过程引入的误差最大仅为8mV(或 8个编码)。这绝不是说误差发生在转换器输出位流的LSB、LSB-1、LSB-2、LSB-3、LSB-4、LSB-5、LSB-6和 LSB-7 八个位上,而是表示误差最大是一个LSB的八倍(或8mV)。准确地说,转换器的传递函数可能造成在4,096个编码中丢失最多8个编码。丢失的只可能是最低端或最高端的编码。例如,误差为+8LSB ((+3LSB失调误差) + (+5LSB增益误差)) 的一个12位转换器可能输出的编码范围为0 至 4,088。丢失的编码为4088至4095。相对于满量程这一误差很小仅为其0.2%。与此相对,一个误差为-3LSB((-3LSB失调误差)—(-5LSB增益误差))的12位转换器输出的编码范围为3至4,095。此时增益误差会造成精度下降,但不会使编码丢失。丢失的编码为0、1和2。这两个例子给出的都是最坏情况。在实际的转换器中,失调误差和增益误差很少会如此接近最大值。
在实际应用中,由于ADC失调或增益参数的改进而使性能提升的程度微不足道,甚至可以忽略。但是,对于那些将精度作为一项设计目标的设计人员来说,这种假设太过绝对。利用固件设计可以很容易地实现数字校准算法。但更重要的是,电路的前端放大/信号调理部分通常会产生比转换器本身更大的误差。
很多人对于精度和分辨率的概念不清楚,这里我做一下总结,希望大家不要混淆。
我们搞电子开发的,经常跟“精度”与“分辨率”打交道,这个问题不是三言两语能搞得清楚的,在这里只作抛砖引玉了。
简单点说,“精度”是用来描述物理量的准确程度的,而“分辨率”是用来描述刻度划分的。从定义上看,这两个量应该是风马牛不相及的。(是不是有朋友感到愕然^_^)。很多卖传感器的JS就是利用这一点来糊弄人的了。简单做个比喻:有这么一把常见的塑料尺(中学生用的那种),它的量程是10厘米,上面有100个刻度,最小能读出1毫米的有效值。那么我们就说这把尺子的分辨率是1毫米,或者量程的1%;而它的实际精度就不得而知了(算是0.1毫米吧)。当我们用火来烤一下它,并且把它拉长一段,然后再考察一下它。我们不难发现,它还有有100个刻度,它的“分辨率”还是1毫米,跟原来一样!然而,您还会认为它的精度还是原来的0.1毫米么?(这个例子是引用网上的,个人觉得比喻的很形象!)
回到电子技术上,我们考察一个常用的数字温度传感器:AD7416。供应商只是大肆宣扬它有10位的AD,分辨率是1/1024。那么,很多人就会这么欣喜:哇塞,如果测量温度0-100摄氏度,100/1024……约等于0.098摄氏度!这么高的精度,足够用了。但是我们去浏览一下AD7416的数据手册,居然发现里面赫然写着:测量精度0.25摄氏度!所以说分辨率跟精度完全是两回事,在这个温度传感器里,只要你愿意,你甚至可以用一个14位的AD,获得1/16384的分辨率,但是测量值的精度还是0.25摄氏度^_^
所以很多朋友一谈到精度,马上就和分辨率联系起来了,包括有些项目负责人,只会在那里说:这个系统精度要求很高啊,你们AD的位数至少要多少多少啊……
其实,仔细浏览一下AD的数据手册,会发现跟精度有关的有两个很重要的指标:DNL和INL。似乎知道这两个指标的朋友并不多,所以在这里很有必要解释一下。
DNL:Differencial NonLiner——微分非线性度
INL:Interger NonLiner——积分非线性度(精度主要用这个值来表示)
他表示了ADC器件在所有的数值点上对应的模拟值,和真实值之间误差最大的那一点的误差值。也就是,输出数值偏离线性最大的距离。单位是LSB(即最低位所表示的量)。
当然,像有的AD如△—∑系列的AD,也用Linearity error 来表示精度。
为什么有的AD很贵,就是因为INL很低。分辨率同为12bit的两个ADC,一个INL=±3LSB,而一个做到了±1.5LSB,那么他们的价格可能相差一倍。
LSB(Least Significant Bit),意为最低有效位;MSB(Most Significant Bit),意为最高有效位,若MSB=1,则表示数据为负值,若MSB=0,则表示数据为正。
当选择模数转换器(ADC)时,最低有效位(LSB)这一参数的含义是什么?有位工程师告诉我某某生产商的某款12位转换器只有7个可用位。也就是说,所谓12位的转换器实际上只有7位。他的结论是根据器件的失调误差和增益误差参数得出的,这两个参数的最大值如下:
失调误差 =±3LSB,
增益误差 =±5LSB,
乍一看,觉得他似乎是对的。从上面列出的参数可知最差的技术参数是增益误差(±5 LSB)。进行简单的数学运算,12位减去5位分辨率等于7位,对吗?果真如此的话,ADC生产商为何还要推出这样的器件呢?增益误差参数似乎表明只要购买成本更低的8位转换器就可以了,但看起来这又有点不对劲了。正如您所判断的,上面的说法是错误的。
让我们重新来看一下LSB的定义。考虑一个12位串行转换器,它会输出由1或0组成的12位数串。通常,转换器首先送出的是最高有效位(MSB)(即LSB + 11)。有些转换器也会先送出LSB。在下面的讨论中,我们假设先送出的是MSB(如图1所示),然后依次送出MSB-1 (即 LSB + 10)和MSB -2(即LSB + 9)并依次类推。转换器最终送出MSB -11(即LSB)作为位串的末位。
LSB这一术语有着特定的含义,它表示的是数字流中的最后一位,也表示组成满量程输入范围的最小单位。对于12位转换器来说,LSB的值相当于模拟信号满量程输入范围除以212 或 4,096的商。如果用真实的数字来表示的话,对于满量程输入范围为4.096V的情况,一个12位转换器对应的LSB大小为1mV。但是,将LSB定义为4096个可能编码中的一个编码对于我们的理解是有好处的。
让我们回到开头的技术指标,并将其转换到满量程输入范围为4.096V的12位转换器中:
失调误差 = ±3LSB =±3mV,
增益误差 =±5LSB = ±5mV,
这些技术参数表明转换器转换过程引入的误差最大仅为8mV(或 8个编码)。这绝不是说误差发生在转换器输出位流的LSB、LSB-1、LSB-2、LSB-3、LSB-4、LSB-5、LSB-6和 LSB-7 八个位上,而是表示误差最大是一个LSB的八倍(或8mV)。准确地说,转换器的传递函数可能造成在4,096个编码中丢失最多8个编码。丢失的只可能是最低端或最高端的编码。例如,误差为+8LSB ((+3LSB失调误差) + (+5LSB增益误差)) 的一个12位转换器可能输出的编码范围为0 至 4,088。丢失的编码为4088至4095。相对于满量程这一误差很小仅为其0.2%。与此相对,一个误差为-3LSB((-3LSB失调误差)—(-5LSB增益误差))的12位转换器输出的编码范围为3至4,095。此时增益误差会造成精度下降,但不会使编码丢失。丢失的编码为0、1和2。这两个例子给出的都是最坏情况。在实际的转换器中,失调误差和增益误差很少会如此接近最大值。
在实际应用中,由于ADC失调或增益参数的改进而使性能提升的程度微不足道,甚至可以忽略。但是,对于那些将精度作为一项设计目标的设计人员来说,这种假设太过绝对。利用固件设计可以很容易地实现数字校准算法。但更重要的是,电路的前端放大/信号调理部分通常会产生比转换器本身更大的误差。
全测科技
2024-12-19 广告
2024-12-19 广告
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LSB(Least Significant Bit),意为最低有效位;MSB(Most Significant Bit),意为最高有效位,若MSB=1,则表示数据为负值,若MSB=0,则表示数据为正。
当选择模数转换器(ADC)时,最低有效位(LSB)这一参数的含义是什么?有位工程师告诉我某某生产商的某款12位转换器只有7个可用位。也就是说,所谓12位的转换器实际上只有7位。他的结论是根据器件的失调误差和增益误差参数得出的,这两个参数的最大值如下:
失调误差 =±3LSB,
增益误差 =±5LSB,
乍一看,觉得他似乎是对的。从上面列出的参数可知最差的技术参数是增益误差(±5 LSB)。进行简单的数学运算,12位减去5位分辨率等于7位,对吗?果真如此的话,ADC生产商为何还要推出这样的器件呢?增益误差参数似乎表明只要购买成本更低的8位转换器就可以了,但看起来这又有点不对劲了。正如您所判断的,上面的说法是错误的。
让我们重新来看一下LSB的定义。考虑一个12位串行转换器,它会输出由1或0组成的12位数串。通常,转换器首先送出的是最高有效位(MSB)(即LSB + 11)。有些转换器也会先送出LSB。在下面的讨论中,我们假设先送出的是MSB(如图1所示),然后依次送出MSB-1 (即 LSB + 10)和MSB -2(即LSB + 9)并依次类推。转换器最终送出MSB -11(即LSB)作为位串的末位。
LSB这一术语有着特定的含义,它表示的是数字流中的最后一位,也表示组成满量程输入范围的最小单位。对于12位转换器来说,LSB的值相当于模拟信号满量程输入范围除以212 或 4,096的商。如果用真实的数字来表示的话,对于满量程输入范围为4.096V的情况,一个12位转换器对应的LSB大小为1mV。但是,将LSB定义为4096个可能编码中的一个编码对于我们的理解是有好处的。
当选择模数转换器(ADC)时,最低有效位(LSB)这一参数的含义是什么?有位工程师告诉我某某生产商的某款12位转换器只有7个可用位。也就是说,所谓12位的转换器实际上只有7位。他的结论是根据器件的失调误差和增益误差参数得出的,这两个参数的最大值如下:
失调误差 =±3LSB,
增益误差 =±5LSB,
乍一看,觉得他似乎是对的。从上面列出的参数可知最差的技术参数是增益误差(±5 LSB)。进行简单的数学运算,12位减去5位分辨率等于7位,对吗?果真如此的话,ADC生产商为何还要推出这样的器件呢?增益误差参数似乎表明只要购买成本更低的8位转换器就可以了,但看起来这又有点不对劲了。正如您所判断的,上面的说法是错误的。
让我们重新来看一下LSB的定义。考虑一个12位串行转换器,它会输出由1或0组成的12位数串。通常,转换器首先送出的是最高有效位(MSB)(即LSB + 11)。有些转换器也会先送出LSB。在下面的讨论中,我们假设先送出的是MSB(如图1所示),然后依次送出MSB-1 (即 LSB + 10)和MSB -2(即LSB + 9)并依次类推。转换器最终送出MSB -11(即LSB)作为位串的末位。
LSB这一术语有着特定的含义,它表示的是数字流中的最后一位,也表示组成满量程输入范围的最小单位。对于12位转换器来说,LSB的值相当于模拟信号满量程输入范围除以212 或 4,096的商。如果用真实的数字来表示的话,对于满量程输入范围为4.096V的情况,一个12位转换器对应的LSB大小为1mV。但是,将LSB定义为4096个可能编码中的一个编码对于我们的理解是有好处的。
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LSB是一套核心标准,它保证了LINUX发行版同LINUX应用程序之间的良好结合,具体地说,它是:1、一个二进制接口规范,是指应用程序在系统间迁移时不用重新编译,保证应用程序在所有经过认证的LINUX发行版上都具有兼容性。2、一个测试规范,测试LINUX发行版和LINUX应用程序是否符合LSB标准。3、搭建遵从LSB规范的应用程序的开发环境。4、为在纯LSB环境下运行和测试应用程序而提供的运行环境样本。LSB包括两个核新部分,分为普通规范和特定处理器规范。
最低有效位(LSB: Least Significant Bit)
最低有效位(LSB)是给这些单元值的一个二进制整数位位置,就是,决定是否这个数字是偶数或奇数。LSB有时候是指最右边的位,因为写较不重要的数字到右边位置符号的协定。它类似于一个十进制整数的最不重要的数字,它是在一个(最右边)位置的数字。
最低有效位(LSB: Least Significant Bit)
最低有效位(LSB)是给这些单元值的一个二进制整数位位置,就是,决定是否这个数字是偶数或奇数。LSB有时候是指最右边的位,因为写较不重要的数字到右边位置符号的协定。它类似于一个十进制整数的最不重要的数字,它是在一个(最右边)位置的数字。
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也就是说采样间隔为1V,则其采样范围为正负0.5V
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8421中的1,8是MSB
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