Die differenzielle Nichtlinearität ist ein Kennwert von A/D-Wandlern, der die maximalen Fehler der Quantisierungsstufen beschreibt. Idealerweise haben alle Quantisierungsstufen die gleichen zeitlichen Abstände.
Die Abweichung der Quantisierungsstufen von der Idealen wird als differenzielle Nichtlinearität (DNL) bezeichnet. Der DNL-Wert gibt für jede einzelne Quantisierungsstufe die positive oder negative Abweichung von der Idealbreite an, und zwar als Anzahl der geringwertigsten Bits, der Least Significant Bit ( LSB). Wobei 1 LSB der Idealbreite entspricht. Bei fehlerfreien Quantisierungsstufen entspricht der Stufenübergang somit 1 LSB und es ergibt sich ein treppenförmiges ansteigen der Schwellspannung, bei der jede Stufe die gleiche Stufenbreite hat.
Die differenzielle Nichtlinearität entspricht der Stufenabweichung von der Idealen und führt dazu, dass das analoge Eingangssignal etwas früher oder später als nach 1 LSB abgetastet wird. Die Summe der DNL-Werte entspricht der integralen Nichtlinearität. Die Differentielle Nichtlinearität DNL (i) gibt für jede Stufe i die positive bzw. negative Abweichung von der Idealbreite an in Einheiten von LSB (Least Significant Bit); 1 LSB entspricht der Idealbreite. Durch Aufsummieren der DNL (i) über alle Stufen bis zur Stufe k erhält man die Integrale Nichtlinearität INL (k).