12位sar和16位过采样转换方法对比分析

性能分析

本节将对12位SAR和16位过采样转换方法进行简要的性能分析比较，并提供多个应用示例。我们建议您使用应用项目自行执行系统比较。

在示例项目比较部分，将比较使用相同模拟输入信号时，主要项目和辅助项目的转换结果。在电压转换比较部分，转换计算结果证实了分辨率精度存在差异。

示例项目比较

两个示例项目都使用信号发生器作为模拟输入运行，二者的设置如下：

波形：正弦波

频率：250 Hz

幅值：3.2 Vpp

直流偏移：1.6 V

输出负载：HighZ

下图是按照第5.2节“在e2 studio中绘制值”中的步骤进行操作所生成的波形图。第一张图片是运行主要项目时捕获的波形，ADC配置为使用16位过采样转换方法。第二张图片是运行辅助项目时捕获的波形，使用12位SAR转换方法进行ADC采样。

图34. 使用250 Hz输入信号运行adc_16bit_oversampling_ra6t2的绘图

图35. 使用250 Hz输入信号运行adc_12bit_sar_ra6t2的绘图

主要结论：

1

对于ADC基于输入信号电压变化可转换的值范围，16位波形要比12位波形大得多。ADC数据范围的差异产生的直观影响是分辨率得到提高，即增加了4个位的信息。请参见后文第6.2节“电压转换精度比较”，了解对这种影响的继续分析。

2

16位项目捕获的250 Hz正弦周期数超过了12位项目。除转换方法外，两个项目的其他配置均相同，因此这种差异表明过采样转换方法的转换时间比SAR转换方法的转换时间长。在使用这些特定项目设置的情况下，16位模式转换的时间大约为12位模式转换的18倍。这是ADC过采样理论固有的预期行为。

使用过采样时，需要转换多个ADC样本，然后进行滤波以转换一个ADC数据值。过采样和处理需要额外的时钟周期。时钟周期数取决于项目的具体设置，可使用前篇第2.3.1节“采样率计算”中描述的等式粗略计算。

6.2 电压转换精度比较

6.2.1 16位电压转换

(1) 单端输入

使用单端16位转换方法时，采样数据采用16位长度的无符号数据格式，范围为0x0000 (VREFL0) 到0xFFFF(VREFH0)。

A/D转换的数据范围如下图所示：

图36. A/D转换结果的数据范围（16位，无符号，单端输入）

在过采样和混合转换方法的单端输入模式下，一个LSB的计算方法如下：

1LSB = (VREFH0 – VREFL0) / 215

(2) 差分输入

使用差分16位转换方法时，采样数据采用16位长度的有符号数据格式，范围为0x8000 (-VREFH0) 到0x7FFF (+VREFH0)。

A/D转换的数据范围如下图所示：

图37. A/D转换结果的数据范围（16位，有符号，差分输入）

在过采样和混合转换方法的差分输入模式下，一个LSB的计算方法如下：

1LSB = [2 x (VREFH0 – VREFL0)] / 216

编辑：黄飞