把毫伏量程换成每个 ADC 码多少微伏
只要开始拿信号和一个 ADC 码比大小,它就不再是毫伏级的问题了。基准电压除以 2n,结果落在微伏,所以在回答“这个量程能推动多少个码”之前,先得把传感器输出也换成同一个单位。
这两个单位各自在做什么
量程是按毫伏给的
一个码落在微伏
增益把两者连起来
四步把数据手册上的量程换成微伏
照数据手册输入量程
把传感器的满量程输出填进毫伏框——10、4.7、0,082。小数点用逗号或点都识别,空格会被忽略,所以从表格里粘来的数值原样就能算。
用微伏值除以您的 LSB
µV 一侧随打字刷新。再除以下表里的 LSB,就得到码值跨度:10 mV = 10,000 µV,在 12 位/3.3 V 下是 12.4 个码,换到 16 位则是 198.6 个码。
从一个码往回算
两个框都能编辑,所以也可以把 50.4 这样的 LSB 填进 µV 一侧,反过来读毫伏等效值。交换按钮(↔)则把标注的方向整个翻过来。
把纯数字复制进增益计算
每个框都有自己的复制按钮,而且只复制数字——不带单位、不带千位空格——数值可以干净地落进表格。在框内按 Ctrl + C 效果一样。
常见 ADC 分辨率对应的 LSB 微伏值
下面每一个数字都是 Vref ÷ 2n 折算成微伏,取的是混合信号板上最常见的三种基准电压。
| 分辨率 | 量化级数(2n) | 2.5 V 下 1 LSB | 3.3 V 下 1 LSB | 5.0 V 下 1 LSB |
|---|---|---|---|---|
| 10 位 | 1,024 | 2,441.4 µV | 3,222.7 µV | 4,882.8 µV |
| 12 位 | 4,096 | 610.4 µV | 805.7 µV | 1,220.7 µV |
| 14 位 | 16,384 | 152.6 µV | 201.4 µV | 305.2 µV |
| 16 位 | 65,536 | 38.1 µV | 50.4 µV | 76.3 µV |
| 18 位 | 262,144 | 9.54 µV | 12.59 µV | 19.07 µV |
| 20 位 | 1,048,576 | 2.384 µV | 3.147 µV | 4.768 µV |
| 24 位 | 16,777,216 | 0.149 µV | 0.197 µV | 0.298 µV |
这个换算器在这套流程里做什么
输入量程,微伏随打字出来
微伏值一个键一个键地跟着变,可以拿几个候选量程逐一对着同一个 LSB 扫一遍,不用重跑任何计算。
输入 LSB,反推量程
两个框都接受输入,交换按钮还能整体翻转方向——已知码的大小、想知道毫伏等效值时正好用得上。
数字干净到可以直接粘
每个框的复制按钮只交出数字,不带单位也不带显示分组,增益表格拿到就能参与运算。
一直到噪声底噪都看得清
两侧共 12 种电压单位、8 位小数输出加上自动科学计数法,纳伏量级的数字也不会糊掉。所有运算都在您的浏览器里完成。
分辨率与增益常见问题
12 位和 16 位 ADC 的 1 个 LSB 各是多少微伏?
在 3.3 V 基准下,12 位一个码是 805.7 µV(3.3 ÷ 4,096),16 位是 50.4 µV(3.3 ÷ 65,536)——多四位,细了 16 倍。换成 5 V 基准,这两个数变成 1,220.7 µV 和 76.3 µV,可见基准电压和位数一样要紧。
要让 10 mV 的传感器量程填满 3.3 V 输入,需要多大增益?
把两个量程换到同一单位再相除:3.3 V 是 3,300 mV,于是 3,300 ÷ 10 = 330 V/V 刚好填满。但要给放大器失调、基准公差和传感器超量程留余量,取 200 或 250 这样的常规值更稳妥。取 330 时 4,096 个码全部用上,折算到输入端一个码值 10 mV ÷ 4,096 = 2.44 µV;取 200 时信号占 2.0 V,约 2,482 个码,每码 4.03 µV。
为什么有效位数(ENOB)比数据手册上的位数还差?
位数描述的是码的映射关系,ENOB 描述的是在噪声和失真之下还剩下什么,它由实测的信纳比推出:ENOB =(SINAD − 1.76)÷ 6.02。一只标称 78 dB SINAD 的 16 位转换器,有效位约 12.7 位,所以在 3.3 V 下它可信的步进大约是 510 µV,而不是理想的 50.4 µV。
如果噪声底噪已经大于一个 LSB,加位数还有用吗?
只在 LSB 还没掉到噪声以下时有用。若等效输入噪声为 30 µV 有效值,峰峰值约为 6.6 倍有效值,即约 198 µV——无噪声分辨率为 3.3 V ÷ 198 µV ≈ 16,700 级,接近 14 位。此时从 12 位换到 16 位仍然有收益;从 16 位换到 24 位则没有,多出来的码只是在给噪声做抖动。再往后能拿分的是更安静的增益级、更窄的带宽和更好的基准。
过采样加平均能提高多少分辨率?
对 N 个互不相关的样本取平均,可把有效值噪声降到 1/√N——每 4 倍过采样多得 1 位。一路 12 位、LSB 为 805.7 µV 的通道,平均 16 次的表现相当于 14 位(约 201 µV);平均 256 次接近 16 位水平的 50.4 µV,代价是吞吐率降到 1/256。它需要大约 1 个 LSB 峰峰值的噪声或抖动才能生效,而且永远消除不了增益误差、失调和非线性。
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