Разрешение и разрядность АЦП

Разрешение АЦП - минимальное изменение величины аналогового сигнала, которое может быть преобразовано данным АЦП - связано с его разрядностью. В случае единичного измерения без учёта шумов разрешение напрямую определяется разрядностью АЦП.

Разрядность АЦП характеризует количество дискретных значений, которые преобразователь может выдать на выходе. В двоичных АЦП измеряется в битах, в троичных АЦП измеряется в тритах. Например, двоичный 8-ми разрядный АЦП, способен выдать 256 дискретных значений (0…255), поскольку , троичный 8-ми разрядный АЦП, способен выдать 6561 дискретное значение, поскольку .

Разрешение по напряжению равно разности напряжений, соответствующих максимальному и минимальному выходному коду, делённой на количество выходных дискретных значений. Например:

Пример 1.

Диапазон входных значений = от 0 до 10 вольт

Разрядность двоичного АЦП 12 бит: 2¹² = 4096 уровней квантования

Разрешение двоичного АЦП по напряжению: (10-0) /4096 = 0,00244 вольт = 2,44 мВ

Разрядность троичного АЦП 12 трит: 3¹² = 531 441 уровень квантования

Разрешение троичного АЦП по напряжению: (10-0) /531441 = 0,0188 мВ = 18,8 мкВ

Пример 2.

Диапазон входных значений = от −10 до +10 вольт

Разрядность двоичного АЦП 14 бит: 2¹⁴ = 16 384 уровней квантования

Разрешение двоичного АЦП по напряжению: (10- (-10)) /16384 = 20/16384 = 0,00122 вольт = 1,22 мВ

Разрядность троичного АЦП 14 трит: 3¹⁴ = 4 782 969 уровней квантования

Разрешение троичного АЦП по напряжению: (10- (-10)) /4782969 = 0,00418 мВ = 4,18 мкВ

На практике разрешение АЦП ограничено отношением сигнал/шум входного сигнала. При большой интенсивности шумов на входе АЦП различение соседних уровней входного сигнала становится невозможным, то есть ухудшается разрешение. При этом реально достижимое разрешение описывается эффективной разрядностью (effective number of bits - ENOB), которая меньше, чем реальная разрядность АЦП. При преобразовании сильно зашумлённого сигнала младшие разряды выходного кода практически бесполезны, так как содержат шум. Для достижения заявленной разрядности отношение С/Ш входного сигнала должно быть примерно 6 дБ на каждый бит разрядности