四、输入参考电压范围

大多数数据手册中，将它定义为一个特定的参考电压值，通常这个电压作为此转换器最常用的参考电压。在参考输入电压范围内，使用任何其他参考电压值器件的性能与指定的电压值是相同的。但是并不意味着这个参数不够重要，在设计中需要选取合适的参考电压范围，从而更好的利用ADC的动态范围。

图 5未完全利用ADC动态范围

在数据手册中往往会说明，参数是如何受不同参考电压影响的，以ADS9110 为例给出了指定的参考范围中不同的参考电压对于性能的影响：

以上的所述均为参考电压范围对于性能的影响。另一个方面，参考电压的输入纹波也会对器件的性能造成极大的影响。这个我后期再讲。

五、参考电流

SAR型ADC的输入参考端，连接到了一组开关电容上，在转换周期内开关电容连接到了比较电路，与参考电压比较，进行快速的充电和放电，对于整个转换周期中，输入参考电流最大的那个值，作为内部电容充电的起始位（关于SAR型ADC的具体详细工作流程请自行百度）。有的ADC会指出这一个参数。

这个表展示的是 ADS8881 的例子可以看出在整个转化中它的典型电流值是 300μA。注意，这里的 300μA 是指的平均电流。一般在实际电流最大可以达到几个mA，同时还需要注意的是。假如整个转换周期为100nS，可能到达峰值之前的时间就有十几纳秒。一般情况下我们会在输入电容端，放置一个较大的滤波电容。以来满足电流的快速瞬态响应，同时参考端也会提供一个平均电流，来补充电容器之间的快速变化。一般情况下瞬变的时间相对较短。所以在 ADC的参考端会需要一个较宽的宽带缓冲区。数据手册中的参考端应该放置何种电容（封装，材料，容量等等）正是基于此得到的。在设计中一定不可以忽视这个问题。

六、非线性问题

为了讨论ADC的非线性问题，首先需要先了解ADC的理想模型。

这里呈现的是一个 ADC 的理想传输函数水平轴表示连续的模拟输入信号纵轴显示的是数字输出代码。可以被认为将模拟输入信号近似到随其最接近的数字对应位置。ADC的满量程输入范围在数字编码的总数上是被等量划分的，也就是将这个图中的红色的虚线转化成了阶梯性的蓝线位数是指数字输出。在这个例子中我们有四位二进制数字用于表示满量程模拟信号。二进制数字代码数量是24即16。在本次例子中，用满量程电压（2V）除以16等于 0.125V 即为能测量的电压分辨（满量程输入范围为 0 到 2V 但最大可检测的输入电压是是满量程减去一个 LSB，即 1.875V ）。

图 8 理想ADC模型

差分非线性误差

差分非线性是用来衡量实际一个LSB和一个理想LSB之间的区别。

左图为直观的表示了ADC的差分非线性ED (Differential Linearity Error)从这个图中可以看出。一些数字输出对应的宽度要比实际宽度长（或者更短）。如果与理想代码宽度相同，则差分非线性为零。

图 9 ADC差分非线性示意图

在某些极端情况下，当这种误差很大的时候，会导致完全跳过代码的转换。通常称为缺失代码。举个例子，假设在数字4`b1000处对应的数字量化宽度足够宽，以至于覆盖到1001对应的输出，导致任何模拟电压输入ADC都无法输出1001这个代码。丢失代码是很多电子系统中非常严重的问题，因此现在大多数的 ADC 都会设计和测试这个参数，以保证尽量减少不确定度。下图是一个更加实用的 18位 AD 转换的示例。这个图中是将计算了数千个 DNL组合在一起形成了一个图示。可以看出这颗器件的DNL通常是小于0.5个 LSB 的。是一个十分低噪声的ADC。当然了STM32 内部的ADC的性能就要差一些了。（依据手册通常在±1LSB最大可达±2LSB）。

积分非线性

积分非线性是用来衡量 ADC 传递函数与拟合直线的比较。

为了消除增益和偏置误差，我们通常将实际ADC传递函数的两个端点进行拟合在这个例子中，绿色的线就表示拟合直线。从初始代码 0000到终止代码 1111 对于一个理想的线性 ADC 它的拟合直线是处于传递函数的中间的。然而在这个情况下可以看出被测的函数，即为蓝色这条线。它偏离了线性拟合，所以具有一个正的积分非线性。与差分非线性相同积分非线性也可以表示在ADC的输出代码上，可以用 LSB 来表示，也可以用满量程的百分比来表示。一般来说这个误差相较于积分非线性误差来说要大好几倍（STM32的这两个指标如所示）。