性能分析

本節(jié)將對12位SAR和16位過采樣轉換方法進行簡要的性能分析比較，并提供多個應用示例。我們建議您使用應用項目自行執(zhí)行系統(tǒng)比較。

在示例項目比較部分，將比較使用相同模擬輸入信號時，主要項目和輔助項目的轉換結果。在電壓轉換比較部分，轉換計算結果證實了分辨率精度存在差異。

示例項目比較

兩個示例項目都使用信號發(fā)生器作為模擬輸入運行，二者的設置如下：

波形：正弦波

頻率：250 Hz

幅值：3.2 Vpp

直流偏移：1.6 V

輸出負載：HighZ

下圖是按照第5.2節(jié)“在e2 studio中繪制值”中的步驟進行操作所生成的波形圖。第一張圖片是運行主要項目時捕獲的波形，ADC配置為使用16位過采樣轉換方法。第二張圖片是運行輔助項目時捕獲的波形，使用12位SAR轉換方法進行ADC采樣。

圖34. 使用250 Hz輸入信號運行adc_16bit_oversampling_ra6t2的繪圖

圖35. 使用250 Hz輸入信號運行adc_12bit_sar_ra6t2的繪圖

主要結論：

1

對于ADC基于輸入信號電壓變化可轉換的值范圍，16位波形要比12位波形大得多。ADC數據范圍的差異產生的直觀影響是分辨率得到提高，即增加了4個位的信息。請參見后文第6.2節(jié)“電壓轉換精度比較”，了解對這種影響的繼續(xù)分析。

2

16位項目捕獲的250 Hz正弦周期數超過了12位項目。除轉換方法外，兩個項目的其他配置均相同，因此這種差異表明過采樣轉換方法的轉換時間比SAR轉換方法的轉換時間長。在使用這些特定項目設置的情況下，16位模式轉換的時間大約為12位模式轉換的18倍。這是ADC過采樣理論固有的預期行為。

使用過采樣時，需要轉換多個ADC樣本，然后進行濾波以轉換一個ADC數據值。過采樣和處理需要額外的時鐘周期。時鐘周期數取決于項目的具體設置，可使用前篇第2.3.1節(jié)“采樣率計算”中描述的等式粗略計算。

6.2 電壓轉換精度比較

6.2.1 16位電壓轉換

(1) 單端輸入

使用單端16位轉換方法時，采樣數據采用16位長度的無符號數據格式，范圍為0x0000 (VREFL0) 到0xFFFF(VREFH0)。

A/D轉換的數據范圍如下圖所示：

圖36. A/D轉換結果的數據范圍（16位，無符號，單端輸入）

在過采樣和混合轉換方法的單端輸入模式下，一個LSB的計算方法如下：

1LSB = (VREFH0 – VREFL0) / 215

(2) 差分輸入

使用差分16位轉換方法時，采樣數據采用16位長度的有符號數據格式，范圍為0x8000 (-VREFH0) 到0x7FFF (+VREFH0)。

A/D轉換的數據范圍如下圖所示：

圖37. A/D轉換結果的數據范圍（16位，有符號，差分輸入）

在過采樣和混合轉換方法的差分輸入模式下，一個LSB的計算方法如下：

1LSB = [2 x (VREFH0 – VREFL0)] / 216

編輯：黃飛

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