ADC性能指标（INL/DNL/GE/OE/SNR/THD/SINAD/SFDR/ENOB）（用函数的观点来理解）
目录
一、静态特性
1、失调误差（offset error）
2、增益误差（gain error）
3、微分非线性（DNL）
4、积分非线性（INL）
二、动态特性
1、信噪比（SNR）
2、总谐波失真（THD）
3、信噪失真比（SNDR or SINAD）
4、无杂散动态范围（SFDR）
5、有效位数（ENOB）及6.02N+1.76db的推导
一、静态特性
说明ADC的静态特性前，得知道ADC是干嘛用的，它的输入是什么，输出是什么，用函数的观点去理解它，或者说用模块的思维去理解它，更容易。
显然ADC输入是模拟电压，输出是数字编码。从函数的角度看，其函数图像如下：
这是一个自变量为连续的模拟电压，因变量为特定值的分段阶梯函数。
有了这个理解，关于它的静态特性就变得很简单了。用数学的话说叫函数图像，用专业的话说叫传输特性曲线。如果位数足够多，那么这个传输特性曲线肉眼是看不清这样的阶梯状的。如下图
局部放大图是长这样的：
有这个理解后，静态特性指标描述的是什么就很容易理解了。
理想情况下，函数图像是一条过原点的，有斜率的直线。
实际情况下，函数图像可能不过原点（失调误差），斜率可能有变化（增益误差），甚至不是直线（积分非线性），每个码字宽度非理想（微分非线性）
有了这样的理解，至于是用什么单位度量这些指标都不是最重要的了，可以是LSB，可以是百分比。就像说一个人的身高，可以说他1.75m，也可以说他175cm，还可以说他比XX高10cm。
1、失调误差（offset error）
失调误差是描述模数转换器零输入情况下的输出偏移。在没有输入的情况下，输出码不是0；或者有一定输入的情况下，输出码居然是0。在图像上就体现为截距。
2、增益误差（gain error）
增益误差是指输出量化阶梯曲线的直线斜率与理想输出之间的误差。如下图所示。
3、微分非线性（DNL）
可以理解为实际码字对应的模拟电压范围与1LSB的差距，或者说偏离的百分比，如本来理想情况下一个码字对应1LSB，而某个码字居然是1.5LSB，那么这个码字的DNL就是0.5LSB，或者你也可以说是50%，通常用LSB衡量。
也就是DNL是针对一个码字来说的。如果是衡量整个ADC的DNL当然用所有DNL中偏差最大的那个衡量。
4、积分非线性（INL）
积分非线性，可以理解为是求和，每个码字的DNL累加求和。积分的本质就是求和。
由于每从此码字有一点偏差，累加到一起，可能对于某个码字偏离理想值最大，这个偏离的最大值就是INL。
二、动态特性
静态特性是静态的，也就是低频时的特征。
动态特性描述的是ADC性能随着信号频率变化而变化的特征。
既然是与频率有关，当然分析的函数图像就不是上面的传输特性曲线，而是与频率相关的频谱图。
这部分可以重点参考TI的视频：11 交流和直流参数_哔哩哔哩_bilibili
为了理解这些指标，同样的，首先得有个图像：
经FFT分析后，频谱中会包含有信号、失真、噪声这三个量。而相关指标的计算就是基于这三个量的。
1、信噪比（SNR）
信噪比就是信号功率与噪声功率的比，或者说信号均方根电压与噪声均方根电压的比值。这里的噪声就包括：ADC本身的量化噪声、热噪声、其它噪声。计算方式如下：
2、总谐波失真（THD）
谐波失真，是由于当传输特性曲线的非线性引起的，什么是非线性，也就是非直线，如下图：
左图中实际传输曲线电压较高时斜率较大，也就是增益较大，在实际转换中，高电压将放大，如右图所示，就会产生非线性失真。
总谐波失真计算方式如下：
谐波一般取前10次谐波，从计算公式可知信号在分母位置，计算出来小于1或为负dB。
3、信噪失真比（SNDR or SINAD）
SNDR：THD+N，
4、无杂散动态范围（SFDR）
SFDR：Spurious-free Dynamic Range
是指基波强度与最大杂波或谐波的强度之比，所以SFDR值越大则说明系统的噪声水平越低，灵敏度越高。峰值杂散分量可以是谐波关系，也可以是非谐波关系。
从图像看，是这样的：SFDR 参数分析_染不尽的流年的博客-CSDN博客_sfdr性能
5、有效位数（ENOB）及6.02N+1.76db的推导
由于ADC本身有量化噪声，因此理想情况下（仅考虑量化噪声），其SNR可以参考下图的推导。本质就是信号均方根电压除以噪声均方根电压。
详细推导视频参见：1. 模数转换器评价参数_哔哩哔哩_bilibili，第20分钟位置。By the way，该UP主有很多干货内容，值得认真看看。
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