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【每周分享】ADC芯片的有效位数和无噪声位数的区别

news 2026/8/4 10:26:38

很多高精度的24位以上分辨率的ADC芯片（比如TI的ADS1262，ADI的AD7191，HCT的HCT6805等等），其性能参数中的有效位数（ENOB，Effective Number of Bits）和无噪声位数（NFB，Noise Free Bits）是衡量ADC芯片的实际分辨率的重要指标，两者的实际含义和侧重点也是不一样的，我们详细说说。

1.ENOB（Effective Number of Bits，有效位数）

ENOB表示ADC芯片在实际工作条件下（包含噪声和非线性失真）能够提供的有效分辨率。由于实际ADC存在噪声、谐波失真和非线性误差等因素，其性能会低于理想的理论位数（也就是数据手册标称的分辨率，比如32位）。

ENOB通常通过信噪比（SNR，Signal-to-Noise Ratio）计算得出，比如：

ENOB = （SNR-1.68）/ 6.00；

其中：

SNR是信号功率与噪声功率的比值（单位dB）；

1.68 dB是理想ADC的量化噪声理论值；

6.00 dB对应1个有效位的分辨率提升。

比如TI的ADS1262芯片，查看数据手册，其ENOB通常与采样率，滤波器模式和增益配置有关，如下图来源于数据手册：

一般情况下，在高采样率或更宽带宽下，由于输入噪声增加，ENOB往往会降低。

再比如HCT的HCT6805芯片：

综上，ENOB反映了ADC的实际可用分辨率。例如，若ENOB=19位，意味着ADC的实际精度相当于一个理想19位ADC的性能，在使用的时候，代码上就可以对采集的ADC数据进行预处理再计算实际的输入电压：

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valid_data_NFB = temp_average &0xFFFFFE000;
actual_vol_NFB=valid_data_NFB *INTERNAL_ADC_REF_VOLTAGE / (ADC1_FSR * ADC1_PGA_GAIN);

2. NFB（Noise Free Bits，无噪声位数）

NFB表示ADC输出码中完全不受噪声波动影响的位数，它通常通过峰峰值噪声（Noise Peak-to-Peak）进行计算，比如：

NFB = log2(FSR / Noisep-p)；

其中：

FSR，即Full Scale Range，是ADC芯片的满量程输入范围（如±2.5V）。

Noisep-p是在特定条件下测得的峰峰值噪声（通常通过统计或观察输出码的波动范围获得）。

比如ADS1262芯片的NFB，在数据手册中一般是直接给出相应寄存器配置下的NFB值，例如如果峰峰值噪声为1uV，满量程为5V，则：

NFB = log2(5 / 0.000001)，大概是22.3位。

在数据手册上其实也可以查到噪声电压值，如下图所示：

综上，NFB表示输出码中稳定不变的部分，是系统能够可靠分辨的最小信号变化的指标，它通常比ENOB更低（因为ENOB包含统计噪声，而NFB是考虑最坏情况下的峰峰值噪声）。

以下通过表格列出ENOB和EFB的关键区别：

参数	ENOB	NFB
计算依据	基于RMS噪声（统计平均）	基于峰峰值噪声（最坏情况）
物理意义	实际可用的动态分辨率	输出码中绝对无波动的位数
数值关系	ENOB ≥ NFB	NFB ≤ ENOB
应用场景	动态性能（如信号频谱分析）	静态精度（如直流测量）