Calculadora de resolución del ADC
Introduce los bits y la tensión de referencia de un conversor analógico-digital para obtener la tensión de un paso (LSB). Después convierte una lectura en voltios o una tensión en el código que devolverá el conversor.
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Cómo se usa
- Introduce la resolución en bits (8, 10, 12, 16…) y la tensión de referencia.
- Elige Código a tensión para pasar una lectura a voltios, o Tensión a código para ver qué código da una entrada.
- Lee el tamaño del paso, el valor convertido y el rango de códigos.
Fórmulas
- número de códigos = 2^n, de 0 a 2^n − 1
- paso: 1 LSB = Vref / 2^n
- código → tensión: V = código × LSB (el borde inferior del escalón de ese código)
- tensión → código: código = parte entera de (V / LSB), entre 0 y 2^n − 1
- SNR ideal = 6,02 × n + 1,76 dB
Ejemplos resueltos
Un ADC de 12 bits con referencia de 3,3 V (los valores por defecto): 2^12 = 4096 códigos, así que 1 LSB = 3,3 / 4096 = 0,8057 mV. La lectura 2048 equivale a 2048 × 0,0008057 = 1,65 V, la mitad de la referencia. El código máximo, 4095, corresponde a 3,2992 V. La SNR ideal es 6,02 × 12 + 1,76 = 74 dB.
Un ADC de 10 bits con 5 V: 1 LSB = 5 / 1024 = 4,8828 mV, y 2,5 V dan el código 2,5 / 0,0048828 = 512.
Consejos
- La precisión del resultado depende de la referencia: un error del 1 % en Vref es un error del 1 % en cada tensión.
- Para medir tensiones mayores que Vref, redúcelas con un divisor de tensión y multiplica el resultado de vuelta.
- Más bits solo ayudan si el ruido es menor que un paso: con 16 bits y 2,5 V un paso es de 0,0381 mV.
Preguntas frecuentes
¿Cómo se calcula el tamaño del paso?
1 LSB = Vref / 2^n. Un ADC de 12 bits con referencia de 3,3 V tiene 4096 códigos, así que un paso es 3,3 / 4096 = 0,8057 mV.
¿Se divide entre 2^n o entre 2^n − 1?
La calculadora usa Vref / 2^n, la convención de la mayoría de las hojas de datos, en la que el código máximo 2^n − 1 queda un paso por debajo de Vref. Algunos programas dividen entre 2^n − 1 para que el código máximo valga justo Vref; la diferencia es un LSB en el fondo de escala.
¿Por qué el código sale menor de lo que esperaba?
El ADC trunca. Toda tensión desde código × LSB hasta justo antes de (código + 1) × LSB devuelve el mismo código, por eso la calculadora redondea hacia abajo. Las tensiones iguales o mayores que Vref dan el código máximo; las negativas, 0.
¿Qué es la SNR ideal?
La relación señal/ruido que alcanza un conversor perfecto de n bits con una senoide a fondo de escala, limitada solo por la cuantificación: 6,02 × n + 1,76 dB. Los conversores reales llegan a menos; las hojas de datos lo indican como ENOB o SNR medida.