双级性AD转换如何进行换算？

摘要： 双极性 AD 转换的换算涉及多个因素，包括参考电压、增益、失调寄存器数值以及 ADC 精度等，以下是具体的换算方法：基本公式及参数说明公式：$V_{in}=(Digital\,Va...

双极性 AD 转换的换算涉及多个因素，包括参考电压、增益、失调寄存器数值以及 ADC 精度等，以下是具体的换算方法：

基本公式及参数说明

公式：$V_{in}=(Digital\,Value/2^N Offset) / Gain × V_{REF}$。

参数说明：

$V_{in}$：模拟输入电压。

$Digital\,Value$：AD 转换后的数字值。

$N$：ADC 的位数。

$Offset$：失调寄存器数值，需通过 SPI 读取。

$Gain$：PGA 设置的增益。

$V_{REF}$：参考电压，如内部 2.5V。

示例计算

假设有一个 12 位的双极性 ADC，参考电压为 2.5V，PGA 增益为 1，失调寄存器数值为 0，AD 转换后的数字值为 2048，则模拟输入电压的计算过程如下：

首先计算 $Digital\,Value/2^N$：$2048/2^{12}=2048/4096 = 0.5$。

然后代入公式计算 $V_{in}$：$V_{in}=(0.5 0) / 1 × 2.5 = 1.25V$。

不同情况的考虑

失调与增益的影响：如果存在失调和增益，需要先获取失调寄存器数值和 PGA 增益，并代入公式进行计算，若失调寄存器数值为 100，PGA 增益为 32，则计算过程会相应变化。

参考电压的选择：参考电压可以是芯片内部的固定电压，也可以是外部提供的稳定电压，在计算时需明确所使用的参考电压值。

ADC 精度的作用：ADC 的位数决定了其分辨率，位数越高，能够分辨的电压变化越小，8 位 ADC 的分辨率为 $2.5V/2^8 ≈ 0.01V$，而 12 位 ADC 的分辨率则为 $2.5V/2^{12} ≈ 0.00061V$。

注意事项

信号调理：对于双极性信号，可能需要进行电平抬升等处理才能被单极性输入的 ADC 所接受。

量程匹配：要确保输入信号的幅度不超过 ADC 的满量程范围，否则可能会导致失真或饱和。

数据格式：不同的 ADC 可能采用不同的数据格式来表示转换结果，如补码、原码等，在进行计算时需要根据具体的格式进行相应的处理。