Nella conversione ADC la relazione tra il valore analogico in ingresso Va e il valore digitale in uscita N è idealmente di diretta proporzionalità
Va : N = Vref : 2n
Va = (Vref *N) / 2n
N = (Va* 2n) / Vref
basta scrivere l'equazione della retta interpolatrice secondo la caratteristica seguente
Bisogna distinguere tra:
Tensione di riferimento (VREF)
Massima tensione significativa applicabile all'ingresso analogico dell'ADC
La tensione di riferimento (VREF), applicata ad un ulteriore ingresso del dispositivo o disponibile al suo interno, definisce, insieme al numero di bit, il quanto di conversione q=VREF/2n e le soglie tra i valori analogici.
La massima tensione significativa applicabile all'ingresso analogico dell'ADC è invece la massima tensione applicabile senza causare distorsione. È leggermente inferiore alla tensione di riferimento e risulta VREF - 1 LSB, dove 1 LSB è il quanto di conversione.
In altre parole, l'ADC non può distinguere tra i valori analogici VREF e VREF - 1 LSB.
John F. Wakerly, "Principi di elettronica digitale", 5a edizione, Pearson, 2014. Citazione: "La massima tensione che può essere applicata all'ingresso dell'ADC senza causare distorsione è VREF - 1 LSB."
Il concetto è ben rappresentato numericamente nel seguente documento di Analog Device e nella simulazione successiva. Si osserva chiaramente che il valore analogico corrispondente al max valore digitale (tutti i bit a 1) è VREF - 1 LSB
In questo esempio Vref=10V e 1LSB=0,625V
Al valore N=1111 corrisponde Va=9,375V
Infatti: Va=N*Vref/2n= 15*10/16= 9,375± 0,313
La soglia analogica più alta da superare per raggiungere il max valore digitale è 9,063 V.
A 2,51V corrisponde il valore digitale 0100 (4 decimale).
Al valore digitale 0100 corrisponde 2,5±0,313
In questo caso Vref=16V e 1LSB=1V
Al valore N=1111 corrisponde Va=15V.
La soglia analogica più alta da superare per raggiungere questo max valore digitale è 14,5V.
A 2,51V corrisponde il valore digitale 0011.
Al valore digitale 0011 corrisponde 3±0,5