ADC的动态范围与最大输入信号幅度之匹配话题

正常来讲，ADC的动态范围与最大输入信号的幅度相匹配，对于得到最大的ADC转换精度是非常重要的。

ADC的动态范围与最大输入信号幅度严重不匹配是啥意思呢？ 不妨举例说明之。

假定要转换的信号在0V至2.5V之间变化，而VREF+等于3.3V，ADC的分辨率为12位，则最大信号2.5V的ADC转换数值是3102，如下图所示。这样，就有993个未使用的转换值(4095 – 3102 = 993)，即丢失了转换信号的精度。

不妨换个说法。

当最大输入为2.5v,参考电压为3.3V时.输入信号所对应的实际分辨率为 2.5v/3102 .

若把ADC的参考电压调整为与输入相匹配，将参考电压也改为2.5V,那么2.5V输入所对应的ADC值则是满量程4095，此时的分辨率就提升到了2.5v/4095 .

实际应用中有人或许特意挑选一个分辨率比较满意的ADC芯片或带ADC的MCU，然而在具体设计的时候，ADC的最大输入信号离ADC模块的参考电压还相差一大截，这时当初挑选的ADC分辨率精度就根本没有被充分利用起来。如其这样，还不如选个哪怕分辨率低点、但参考电压跟输入信号幅度匹配的ADC芯片，这样或许成本上还可以省点。

那如何使ADC的动态范围与最大输入信号的幅度相匹配？

一般可以通过合理地选择参考电压或使用一个前级放大器，使用ADC的全量程输出，得到最大可能分辨率，从而提高转换精度。

1、选择合适的参考电压

让参考电压与要测量信号的幅值匹配，使用ADC模块的全范围、满量程输出，以得到最大的分辨率。

2、使用前置放大器

如果与ADC的测量范围相比，待测量的信号太小，可以使用一个外部的前级放大器。例如：如果要测量的信号变化范围是0V至1V之间，而VDDA是3V，这个信号可以被放大，使它的峰-峰幅度与VDDA的数值相同，增益为3。 这个放大器可以把输入信号的范围转换至ADC模块的范围。不过，此时注意设计这个放大器时不要引入其它额外的误差。

所以，在做ADC应用时，注意输入信号幅度要尽量与ADC模块的参考电压想匹配，充分使用到满量程，实现最佳转换精度。