1、说起来都是教科书害人。几乎所有的教科书、参考书、文献选编都只关心模数器件的分辨率和速度，而忽略了器件的精度。而关系到器件精度的两个非常重要的参数就是 INL 值和 DNL 值。小弟觉得非常有必要专门写一篇贴子来普及一下模数器件 精度这个重要的概念。 说精度之前，首先要说分辨率。最近已经有贴子热门讨论了这个问题，结论是分辨率决不等同于精度。比如一块精度 0.2%（或常说的准确度 0.2 级）的四位半万用表，测得 A 点电压 1.0000V，B 电压 1.0005V,可以分出 B 比 A 高 0.0005V，但 A 点电压的真实值可能在 0.99801.0020 之间不确定。 那么,既然数字万用表
2、存在着精度和分辨率两个指标，那么,对于 ADC 和 DAC，除了分辨率以外，也存在精度的指标。 模数器件的精度指标是用积分非线性度（Interger NonLiner）即 INL 值来表示。也有的器件手册用 Linearity error 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）。 比如 12 位 ADC：TLC2543，INL 值为 1LSB。那么，如果基准 4.095V，测某电压得的转换结果是 1000，那么，真实电压值可能分布在 0.9991.001V 之间。
3、对于 DAC 也是类似的。比如 DAC7512,INL 值为 8LSB，那么，如果基准 4.095V，给定数字量 1000，那么输出电压可能是 0.9921.008V 之间。 下面再说 DNL 值。理论上说，模数器件相邻量个数据之间，模拟量的差值都是一样的。就相一把疏密均匀的尺子。但实际并不如此。一把分辨率 1 毫米的尺子，相邻两刻度之间也不可能都是 1 毫米整。那么，ADC 相邻两刻度之间最大的差异就叫差分非线性值（Differencial NonLiner）。DNL 值如果大于 1，那么这个 ADC 甚至不能保证是单调的，输入电压增大，在某个点数值反而会减小。这种现象在 SAR（逐位比较）
4、型 ADC 中很常见。 举个例子，某 12 位 ADC，INL=8LSB，DNL=3LSB（性能比较差），基准 4.095V，测 A 电压读数 1000，测 B电压度数 1200。那么，可判断 B 点电压比 A 点高 197203mV。而不是准确的 200mV。对于 DAC 也是一样的，某 DAC 的 DNL 值 3LSB。那么，如果数字量增加 200，实际电压增加量可能在 197203mV 之间。 很多分辨率相同的 ADC，价格却相差很多。除了速度、温度等级等原因之外，就是 INL、DNL 这两个值的差异了。比如 AD574,贵得很，但它的 INL 值就能做到 0.5LSB，这在 SAR 型
5、 ADC 中已经很不容易了。换个便宜的 2543 吧，速度和分辨率都一样，但 INL 值只有 11.5LSB，精度下降了 3 倍。 另外，工艺和原理也决定了精度。比如 SAR 型 ADC，由于采用了 R-2R 或 C-2C 型结构，使得高权值电阻的一点点误差，将造成末位好几位的误差。在 SAR 型 ADC 的 2n 点附近，比如 128、1024、2048、切换权值点阻，误差是最大的。1024 值对应的电压甚至可能会比 1023 值对应电压要小。这就是很多 SAR 型器件 DNL 值会超过 1 的原因。但 SAR 型 ADC 的 INL 值都很小，因为权值电阻的误差不会累加。 和 SAR 型器
6、件完全相反的是阶梯电阻型模数/数模器件。比如 TLC5510、DAC7512 等低价模数器件。比如 7512，它由 4095 个电阻串联而成。每个点阻都会有误差，一般电阻误差 5%左右，当然不会离谱到 100%，更不可能出现负数。因此这类器件的 DNL 值都很小,保证单调。但是，每个电阻的误差，串联后会累加，因此 INL 值很大，线性度差。 这里要提一下双积分 ADC，它的原理就能保证线性。比如 ICL7135，它在 40000 字的量程内，能做 0.5LSB的 INL 值（线性度达到 1/80000 !）和 0.01LSB 的 DNL 值.这两个指标在 7135 的 10 倍价钱内，是不容易
7、被其他模数器件超越的。所以 7135 这一类双积分 ADC 特别适合用在数字电压表等需要线性误差非常小的场合。 还要特别提一下基准源。基准源是测量精度的重要保证。基准的关键指标是温飘，一般用 ppm/K 来表示。假设某基准 30ppm/K，系统在 2070 度之间工作，温度跨度 50 度，那么，会引起基准电压 30*50=1500ppm的漂移，从而带来 0.15%的误差。温漂越小的基准源越贵，比如 30ppm/K 的 431，七毛钱；20ppm/K 的 385，1 块 5；10ppm/K 的 MC1403，4 块 5；1ppm/K 的 LM399,14 元；0.5ppm/K 的 LM199，1
8、30 元。 该死的教科书害了一代学生。说起来好笑的一个现象：我这边新来的学生大多第一次设计 ADC 电路的时候，基准直接连 VCC，还理直气壮的找来 N 本教科书，书上的基准写了个网标：+5V。天下的书互相抄，也就所有的学校的教科书都是基准接 5V。教科书把 5V 改成 5.000V 多好？学生就会知道，这个 5V 不是 VCC。或者提一下基准需要高稳定度，也好啊！ 最后说一下 Sigma-Delta 型 ADC，它比较特殊，对于精度，一般用直接用线性度表示，比如 0.0015%.不说差分非线性值，而直接用有效分辨率来表示。此外，Sigma-Delta 型 ADC 还存许多怪脾气，难伺候。 A
9、DC 应用中被 bangzhu 发表于 2006-3-20 23:15 模拟技术 返回版面 好文受教:) 好文受教，我来作作后勤工作 总结： （1）INL(Interger NonLinear,Linearity error)精度。理解为单值数据误差，对应该点模拟数据由于元器件及结构造成的不能精确测量产生的误差。 （2）DNL(Differential NonLinear)差分非线性值。理解为刻度间的差值，即对每个模拟数据按点量化，由于量化产生的误差。 例子： (1)INL,精度 比如 12 位 ADC：假设基准 Vref=4.095V,那么 1LSB=Vref/212=0.001V。如果精度
10、为 1LSB，则它的单值测量误差 0.001V*1=0.001V,比如测量结果 1.000V，实际在 1.000+/-0.001V 范围。如果精度为 8LSB，则他的单值测量误差 0.001V*8=0.008V,比如测量结果 1.000V，实际在 1.000+/-0.008V 范围 (2)DNL，差分非线性值 比如 12 位 ADC：假设基准 Vref=4.095V,那么 1LSB=Vref/212=0.001V。不考虑精度，即精度为 0LSB。没有单值误差。如果 DNL=3LSB=0.001V*3=0.003V 假设 A 实际电压为 1.001V,B 实际电压为 1.003V。理论上A 点读数 1.001V/1LSB=1001，B 点读数 1.003V/1LSB=1003，B-A=2,BA，但由 DNL=3LSB=0.003V,模拟数据间的量化误差有 0.003V，那么 B-A 会在-1(2-3=-1)到+5(2+3=5)之间的某一个数。
