本文將描述精度、分辨率和動態范圍之間的差異。本文還將揭示信號鏈內部的不精確性是如何累積并導致誤差的。定義新設計的系統參數時，這些內容對于理解如何正確指定或選擇一個ADC有著重要作用。

精度、分辨率與動態范圍

許多轉換器用戶似乎在互換使用精度和分辨率這兩個術語，但這種做法是錯誤的。精度和分辨率這兩個術語并不相等，但是具有相關性，所以，不應互換使用。可以把精度和分辨率視為堂兄妹，但不是雙胞胎。
精度就是誤差，或者說測量值偏離真值的幅度。精度誤差可以稱為靈敏度錯誤。分辨率就是測得值的表示或顯示精細度。即使系統的分辨率為12位，也并不意味著它能測量精度為12位的值。

例如，假設一塊萬用表可以用6位數來表示測量值。則該萬用表的分辨率為6位，但是，如果最后一位或兩位數似乎在測量值之間擺動，則分辨率會受到影響，測量精度同樣會受到影響。 系統或信號鏈里的誤差會一直累積，使原始測量值失真。因此，了解系統的動態范圍也很關鍵，以便衡量要設計的信號鏈的精度和分辨率。

我們再以萬用表為例。如果表示位數為6，則其動態范圍應為120 dB（或6 × 20 dB/十倍頻程）。但要注意的是，最后兩位仍在擺動。因此，真實動態范圍只有80 dB。這就是說，如果設計人員要測量1 μV（或0.000001 V)的電壓，則該測量值的誤差可能高達100 μV，因為實際器件的精度僅為100 μV（或0.0001 V或0.0001XX V，其中，XX表示在擺動的最后兩位）。

實際上，描述任何系統的整體精度的方法有兩種：直流和交流。直流精度表示整個給定信號鏈中展現出來的“偏離”累積誤差，這種方法有時稱為“最差條件”分析。交流精度表示整個信號鏈中累積的噪聲誤差項，這項指標決定著系統的信噪比(SNR)。然后把這些誤差累加起來，結果會使SNR下降，并產生整個設計更真實的有效位數(ENOB)。實際上，取得這兩個參數可以告訴用戶，在靜態和動態信號下，系統有多精確。

低頻SNR、ENOB、有效分辨率和無噪聲代碼分辨率之間的關系

記住，ADC可以“接受”多種信號（通常分為直流或交流），并以數字方式對信號進行量化。了解ADC在系統中的誤差意味著，設計人員必須了解要采樣的信號的類型。因此，信號類型取決于如何定義轉換器誤差對整個系統的貢獻。這些轉換器誤差一般以兩種方式定義：無噪聲代碼分辨率（表示直流類信號）和“信噪比等式”（表示交流類信號）。

由于電阻噪聲和“kT/C”噪聲，所有有源器件（如ADC內部電路）都會產生一定量的均方根(RMS)噪聲。即使是直流輸入信號，此噪聲也存在，它是轉換器傳遞函數中代碼躍遷噪聲存在的原因。其更常用的說法為折合到輸入端噪聲。折合到輸入端噪聲通常用將直流輸入施加到轉換器時的若干輸出樣本的直方圖來表征。大多數高速或高分辨率ADC的輸出為一系列以直流輸入標稱值為中心的代碼。為了測量其值，ADC的輸入端接地或連接到一個深度去耦的電壓源，然后采集大量輸出樣本并將其表示為直方圖（有時也稱為“接地輸入”直方圖）-見圖1。由于噪聲大致呈高斯分布，因此可以計算直方圖的標準差σ，它對應于有效輸入均方根噪聲，表示為LSB rms。

圖1.轉換器折合到輸入端噪聲或ADC“接地輸入”直方圖。

雖然ADC固有的差分非線性(DNL)可能會導致其噪聲分布與理想的高斯分布有細微的偏差，但它至少大致呈高斯分布。如果代碼分布具有較大且獨特的峰值和谷值，則表明存在PC板布局欠佳、接地不良、電源去耦不當等問題。

典型情況下，折合到輸入端噪聲可以表示為均方根量，單位通常是LSB rms。涉及這類量的規格通常與高分辨率精密型轉換器相關，原因在于較低的采樣速率和/或其采集的直流類或低速信號。設計用于精度測量的Σ-Δ ADC，其分辨率在16至24位之間，其數據手冊一般會列出折合到輸入端噪聲、有效分辨率、無噪聲代碼分辨率等規格，用以描述其直流動態范圍。

另一方面，面向音頻應用的較高頻率的Σ-Δ ADC一般都用總諧波失真(THD)和總諧波失真加噪聲(THD + N)來描述。