ADC 分解能・LSB・電圧 計算機

どちらも使われます。1024（=2^N）はADCの転送関数に忠実で、各コードが幅 Vref/1024 のビンを表します（読み値1023は4.9951Vで、ちょうど5Vにはなりません）。1023（=2^N−1）は 0〜Vref を線形写像し、読み値1023がちょうど5Vになります。最も正確には 1024 で割り +0.5LSB のオフセットを足します。本ツールの規約トグルで両方の結果を確認できます。

1 LSB = Vref ÷ 2^N が1コードあたりの電圧で、量子化誤差は ±0.5 LSB です。ダイナミックレンジは 6.02·N dB（フルスケール÷1LSBの比）、理想SNRはフルスケール正弦波で 6.02·N + 1.76 dB です。Nを1bit増やすとLSBは半分、ダイナミックレンジは約6dB改善します。LSBはVrefと規約で変わりますが、ダイナミックレンジ/SNRはNだけで決まります。

分解能を w ビット上げるには 4^w 倍のサンプルを加算し、2^w で割り（デシメーション）ます。例えば 12bit を 14bit 相当にするには 4^2 = 16倍のサンプルが必要です。ただし入力に1LSB以上のランダムノイズ（必要ならディザ）があることが前提で、ノイズが小さすぎると効果が出ません。実効分解能 = N + w、実効LSB = Vref ÷ 2^(N+w) になります。