很多硬件工程师第一次做ADC选型，最容易陷入一个误区ADC是16bit，所以精度就是16bit，实际上，这两个概念差得很远。
16bit只是告诉你ADC理论上可以把满量程成2^16=65536份，但真正拿到板子上测电压，结果可能远没有想象中那么准。尤其是做电池电压、电流采样、温度采集这类电路时，ADC精度不能只看一个参数，而要把量化误差、偏移误差、增益误差、INL、DNL、参考电压、输入源阻抗、噪声和温漂全部放进来考虑，这也是很多规格书上看起来很准，实测却差不少的根源。
为了让大家一次彻底掌握ADC设计选型，我搜集了网上各个大厂关于ADC的设计指南，本文的内容也是基于这些大厂的指南来写的，站在巨人的肩膀上才能走得更远哦，文末有获取方式，大家需要的自取哈：
那这些东西如何考虑呢？今天咱们就聊聊这个问题。
假设一个12 bit ADC，参考电压VREF=3.3V，那么理想情况下：
计算得到1 LSB≈0.806mV，也就是说，ADC理论上的最小量化步进只有0.806mV。如果换成16 bit，1 LSB≈50.4μV，看到这里是不是觉得16 bit非常厉害？先别急。
50µV只是理论分辨率，不代表你真的能测准50µV，因为ADC内部还有各种误差，外面还有参考源噪声、电源噪声、PCB串扰，接下来我们聊一下ADC精度最容易搞混的几个参数
假设ADC输入0V，理论上应该输出0，但实际输出可能是几个LSB。比如Offset=+3LSB，对于12 bit、3.3V参考：3×0.806=2.42mV
这意味着即使输入端完全是0V，ADC仍然可能显示约2.42mV。这个误差最大的特点是，它基本表现为整体平移，所以偏移误差其实是比较好处理的，可以通过软件校准消掉。
增益误差更像是ADC的比例尺不准了，假设满量程理论应该对应3.3V，但实际满量程对应3.29V，那么整个转换曲线就不是理想斜率。例如ADC实际存在Gain Error=0.1%，测量3.0V时，仅增益误差就可能带来：3.0×0.1%=3mV
所以对于高精度测量，Offset和Gain通常需要分开处理。
这两个参数很多人看规格书容易跳过去，但做精密ADC设计时非常重要。DNL是微分非线性误差，DNL关注的是每一个ADC码之间的实际步长是不是一样，理想情况下每一步应该是1LSB，如果某一级实际只有：0.7LSB或者1.3LSB，这就是DNL误差，严重时甚至可能出现丢码。
INL是积分非线性误差，INL关注的是实际转换曲线和理想直线到底偏了多少，例如规格书写INL=±2LSB，对于前面的12 bit ADC：2×0.806=1.61mV
这意味着即使你把Offset和Gain都校准好了，ADC内部的非线性仍可能贡献约±1.61mV的误差，所以这里就能看出来校准ADC并不等于ADC变成理想ADC。校准主要解决系统性的偏移、增益问题，而INL/DNL属于转换器自身线性度的问题。
ADC测量本质上是在做：
所以ADC不只是测输入电压，它其实是在测输入电压 / 参考电压。
假设VIN=1.65V，VREF=3.3V，理论输出：Code=1.65/3.3×4096=2048
但是如果参考电压实际变成3.3V+10mV=3.31，那么：Code=1.65/3.31×4096≈2042Code
已经差了大约6个码，所以很多时候ADC本身没问题，真正拖后腿的是VREF。这也是为什么做高精度ADC时，参考源的噪声、初始精度、温漂、负载调整率都不能忽略。
这是实际硬件设计中非常容易踩坑的一点，很多人看到ADC前面需要滤波，直接串一个10k电阻，再并一个100nF电容，从低频滤波角度看没问题
代入R=10kΩ，C=100nF，得到fc≈159Hz看起来很合理。
但ADC内部通常存在采样保持电容。ADC采样瞬间，需要从外部信号源抽取电荷，如果前面的源阻抗太大，采样电容来不及充电，ADC采到的电压就可能偏低。所以ADC数据手册经常会规定一个最大推荐源阻抗，或者要求外部增加缓冲运放。
RC不是越大越好，这是ADC前端设计非常重要的一条经验。
说了这么多，来算一个实际例子吧，假设现在做一个0~3.3V的12 bit ADC系统。参数假设量化误差：±0.5LSB，Offset：±2LSB，Gain：±3LSB，INL：±2LSB，参考电压误差换算：±2LSB，输入噪声：±2LSB，最简单的工程估算，可以把这些误差按照最坏情况相加：Errortotal=0.5+2+3+2+2+2=11.5LSB
对应电压是11.5×0.806≈9.27mV
所以这个系统虽然是12 bit ADC，理论LSB只有0.806mV，但实际最坏情况下，系统误差可能已经接近±9mV。
这就是为什么我一直觉得ADC选型不能只看多少bit，真正应该看的是整个测量链路的Total Error。
假设ADC的Offset Drift为：10μV/℃，系统工作温度范围：−40℃∼125℃，温差：ΔT=165℃，那么仅偏移漂移就可能达到10μV/℃×165℃=1.65mV，如果你的产品是采集微弱信号，那这个影响已经很大了，所以做精度预算时，不能只拿25℃下的数据来算。真正应该算的是整个工作温度范围内的误差。
那在实际项目里，应该怎么计算评估呢，我通常会把ADC误差拆成三个部分来看，第一部分ADC自身误差，包括：
第二部分是参考和电源影响，包括：VREF初始精度、VREF噪声、VREF温漂、AVDD噪声
第三部分是外部模拟电路影响，包括：分压电阻精度、运放Offset、运放噪声、RC滤波、源阻抗、PCB漏电、EMI串扰、地弹噪声
尤其是电阻分压，假设：
如果R1、R2都是1%电阻，你以为分压比例就是1%以内？实际上两个电阻的误差会共同影响比例。所以如果ADC本身已经做到±1LSB，但前面的分压网络贡献了±10mV，那么这个ADC选16 bit基本没有意义。
可以降低随机噪声，但不能把ADC自身的INL、Gain Error凭空消掉。如果噪声是随机的，采集N次做平均，理论上噪声标准差可以近似降低：
比如原始噪声σ=4mV，平均16次：
确实有效，但如果误差来自一个固定的+5mV Offset，你平均1000次，结果仍然是+5mV，所以要记住平均主要对随机噪声有效，对系统性误差没有魔法。
做项目时，不建议看到规格书上一堆参数就直接相加，更实用的方法是先建立一张误差预算表：
误差来源：ADC Offset+ADC Gain+INL+量化误差+VREF+输入电阻+运放Offset+噪声，然后根据误差的性质分别计算。如果采用最坏情况设计，可以直接做绝对值累加如果这些误差彼此独立且近似随机，可以进一步采用RSS方法：
这两种算法得到的结果可能差很多，产品做可靠性设计时，我更倾向先用Worst Case把最坏的结果算出来，再根据实际测试数据优化。所以ADC真正难的，从来不是12 bit还是16 bit，真正难的是你能不能把这16 bit里面，到底有多少bit是真正有用的，算清楚。如果一个16 bit ADC：1 LSB=50μV，但整个系统噪声和误差已经达到±5mV，那么有效分辨能力才是你要关注的，这种情况下，ADC标16 bit更多只是一个规格参数，真正决定测量结果的，是整个模拟前端和误差预算。
所以以后拿到ADC规格书，我建议不要先看Resolution 16 bit这一行。
先去找：Offset、Gain Error、INL、DNL、Reference、Noise、Temperature Drift、Input Source Resistance。把这些参数带入你的实际电路算一遍，你才知道这颗ADC到底够不够用。
ADC设计选型很重要，精度计算是一名硬件工程师必须要掌握的基本技能，我把我平时看到的比较好的各个大厂出的ADC设计的资料，整理成了一个资料包，看完要是你还不会做ADC的设计选型，你来找我，我保证不打你，当然还整理了芯片半导体行业其它详细资料。
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