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.
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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).