Калькулятор разрешения АЦП
Введите разрядность и опорное напряжение аналого-цифрового преобразователя — калькулятор покажет напряжение одного шага (единицы младшего разряда). Затем переведите показание АЦП в вольты или напряжение в код, который вернёт преобразователь.
Работает в браузере: всё, что вы вводите, никуда не отправляется.
Как пользоваться
- Введите разрядность в битах (8, 10, 12, 16 …) и опорное напряжение.
- Выберите Код в напряжение, чтобы перевести показание в вольты, или Напряжение в код, чтобы узнать, какой код даст входное напряжение.
- Смотрите шаг квантования, результат перевода и диапазон кодов.
Формулы
- число кодов = 2^n, от 0 до 2^n − 1
- шаг: 1 ЕМР = Vref / 2^n
- код → напряжение: V = код × ЕМР (нижняя граница ступеньки этого кода)
- напряжение → код: код = целая часть (V / ЕМР), в пределах от 0 до 2^n − 1
- идеальное отношение сигнал/шум = 6,02 × n + 1,76 дБ
Примеры расчёта
12-битный АЦП с опорой 3,3 В (значения по умолчанию): 2^12 = 4 096 кодов, 1 ЕМР = 3,3 / 4096 = 0,8057 mV. Показание 2048 — это 2048 × 0,0008057 = 1,65 V, половина опорного. Максимальный код 4 095 соответствует 3,2992 В. Идеальное отношение сигнал/шум 6,02 × 12 + 1,76 = 74 dB.
10-битный АЦП с опорой 5 В: 1 ЕМР = 5 / 1024 = 4,8828 мВ, и 2,5 В дают код 2,5 / 0,0048828 = 512.
Советы
- Точность результата ограничена опорой: ошибка Vref в 1 % — это ошибка 1 % в каждом напряжении.
- Чтобы измерить напряжение выше Vref, уменьшите его делителем напряжения и умножьте результат обратно.
- Лишние разряды полезны, только если шум меньше шага: у 16-битного АЦП с опорой 2,5 В шаг всего 0,0381 мВ.
Частые вопросы
Как считается шаг квантования?
1 ЕМР = Vref / 2^n. У 12-битного АЦП с опорой 3,3 В 4096 кодов, поэтому шаг равен 3,3 / 4096 = 0,8057 мВ.
Делить на 2^n или на 2^n − 1?
Калькулятор делит на 2^n — так принято в большинстве документаций на АЦП: верхний код 2^n − 1 лежит на один шаг ниже Vref. В некоторых программах делят на 2^n − 1, чтобы верхний код соответствовал ровно Vref; разница на краю шкалы — один шаг.
Почему код получается меньше ожидаемого?
АЦП отбрасывает дробную часть. Все напряжения от код × ЕМР до чуть меньше (код + 1) × ЕМР дают один и тот же код, поэтому калькулятор округляет вниз. Напряжения от Vref и выше дают максимальный код, отрицательные — 0.
Что такое идеальное отношение сигнал/шум?
Это отношение сигнал/шум идеального n-битного преобразователя для синуса на всю шкалу, ограниченное только шумом квантования: 6,02 × n + 1,76 дБ. Реальные АЦП достигают меньшего; в документации это ENOB или измеренное SNR.