在現代電子系統中，模數轉換器（A/D轉換器）作為模擬信號與數字信號之間的關鍵橋梁，其性能直接影響系統的精度、速度和可靠性。為了深入理解A/D轉換器的性能表現，工程師需要掌握一系列關鍵特性參數，包括靜態指標（如線性度、偏移誤差、增益誤差）和動態指標（如信噪比、諧波失真、動態范圍）。這些參數不僅決定了轉換器的基本精度，還影響著系統在高頻、高速或高精度應用中的表現。

本文系統性地整理了A/D轉換器的核心特性術語，從孔徑延遲、抖動等時序參數，到微分非線性（DNL）、積分非線性（INL）等線性度指標，再到信噪比（SNR）、總諧波失真（THD）等動態性能參數，逐一解析其定義、測試方法及對實際應用的影響。

1、孔徑延遲

時鐘有效邊沿之后，到輸入信號被采集或保持以進行轉換的時間。

2、孔徑抖動

要開始突發測量，請從菜單欄中選擇“burst”。

3、（轉換）延遲或流水線延遲

啟動一次轉換到第一個轉換數據出現在輸出端之間的時鐘周期數。每個采樣數據在流水線延遲加上采樣后的輸出延遲后可用。

4、轉換時間

完成一次轉換所需的時間。轉換時間不包括采集時間、多路復用器的設置時間或其他元件時間，因此轉換時間可能小于 “吞吐時間”。

5、端點線與最佳擬合線

●端點線：連接第一個和最后一個轉換點的直線，僅使用首尾兩點計算參考線，端點誤差圖的首尾點始終為零。

●最佳擬合線：使用所有轉換點，通過最小二乘法線性回歸擬合的直線，使誤差分布對稱，更能反映整體線性度。

6、直流共模誤差

差分輸入模數轉換的指標，指兩個輸入端施加相同電壓時輸出碼的變化。

7、微分增益誤差

當施加給定幅度的高頻正弦波時，不同直流輸入電平下輸出電平的差異（以 % 表示）。

8、微分非線性誤差（DNL/DNLE）

實際模擬輸入信號對應碼增量的1LSB臺階與理想1LSB臺階的最大偏差。

●意義：靜態指標，與動態指標信噪比（SNR）相關。DNL偏離零越大，SNR可能越差，但無法直接通過DNL預測噪聲性能。

9、微分相位誤差

兩個不同直流輸入電平下，重構的小信號正弦波輸出相位的差異。

10、滿量程誤差

最后一個轉換點與理想轉換點的誤差，等于增益誤差與偏移誤差之和。

11、增益誤差

滿量程誤差減去偏移誤差，反映參考線（端點或最佳擬合線）斜率與理想傳輸特性斜率的偏差。

計算公式：(N?1)/a?(N?1)，其中N為轉換點數，a為參考線斜率。

12、積分非線性誤差（INL/INLE）

傳輸特性與參考線（端點線或最佳擬合線）的偏離，不包含量化誤差、偏移誤差和增益誤差，是衡量傳輸函數直線度的指標，可能大于微分非線性誤差。

●意義：靜態指標，與動態指標總諧波失真（THD）相關。INL偏離零越大，THD可能越差，但無法直接通過INL預測失真性能。

13、丟失碼

理想情況下應出現的輸出碼在實際轉換中未出現的現象。

14、非單調性

輸入電壓單調增加時，輸出碼非單調變化的現象（如碼值先增后減）。

15、偏移誤差

第一個轉換點與理想轉換點的誤差（端點計算）。對于最佳擬合線，偏移誤差為最佳擬合參考線與理想傳輸線的偏移量。

16、量化誤差

模數轉換器輸出在1LSB范圍內保持不變，導致輸入電壓在臺階內變化時產生的誤差。

●范圍：理想情況下為0到1LSB；若采用半LSB偏移，誤差范圍為?1/2LSB 到+1/2LSB。

17、信噪失真比（SINAD）

信號（或載波）功率與采樣頻率一半以下所有其他頻譜分量（不含直流）功率的比值。

18、信噪比（SNR）

輸出信號幅度與輸出噪聲電平（不含諧波和直流）的比值。

●影響因素：

a.量化噪聲：分辨率越高，LSB越小，量化噪聲越低；

b.轉換器自身噪聲；

c.應用電路噪聲；

d.抖動：高頻下抖動影響增大，導致 SNR 下降。

●理論公式：全量程正弦波輸入時，SNR=20×log(2n?1×6)≈6.02n+1.76dB（n為分辨率）。

19、無雜散動態范圍（SFDR）

信號功率與頻譜中最高雜散信號功率的分貝差。

20、總諧波失真（THD）

信號（或載波）功率與諧波頻譜分量（載波倍數頻率）功率的比值，TS-ATX7006默認計算7次諧波（可調整）。

21、總未調整誤差（TUE）

包含線性度誤差、增益誤差和偏移誤差的綜合指標，反映與理想器件性能的最壞情況偏差。

審核編輯 黃宇