一些早期的轉(zhuǎn)換器的響應(yīng)類型呈對數(shù)關(guān)系,由此來執(zhí)行A-law算法或μ-law算法編碼。誤差模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的誤差有若干種來源。量化錯誤和非線性誤差(假設(shè)這個模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器標(biāo)稱具有線性特征)是任何模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換中都存在的內(nèi)在誤差。也有一種被稱作孔徑錯誤(aperture error),它是由于時鐘的不良振蕩,且常常在對時域信號數(shù)字化的過程中出現(xiàn)。這種誤差用一個稱為“比較低有效位”的參數(shù)來衡量。采樣率模擬信號在時域上是連續(xù)的,因此可以將它轉(zhuǎn)換為時間上連續(xù)的一系列數(shù)字信號。這樣就要求定義一個參數(shù)來表示新的數(shù)字信號采樣自模擬信號速率。這個速率稱為轉(zhuǎn)換器的采樣率或采樣頻率。并且把理想的輸入輸出特性的偏差與滿刻度輸出之比的百分?jǐn)?shù)定義為非線性誤差。浦東新區(qū)通用數(shù)模轉(zhuǎn)換器現(xiàn)價
數(shù)字量是用代碼按數(shù)位組合起來表示的,對于有權(quán)碼,每位代碼都有一定的位權(quán)。為了將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量,必須將每1位的代碼按其位權(quán)的大小轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬量,然后將這些模擬量相加,即可得到與數(shù)字量成正比的總模擬量,從而實現(xiàn)了數(shù)字—模擬轉(zhuǎn)換。這就是組成D/A轉(zhuǎn)換器的基本指導(dǎo)思想。圖11.1.1表示了4位二進制數(shù)字量與經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換后輸出的電壓模擬量之間的對應(yīng)關(guān)系。 由圖11.1.1還可看出,兩個相鄰數(shù)碼轉(zhuǎn)換出的電壓值是不連續(xù)的,兩者的電壓差由比較低碼位**的位權(quán)值決定。它是信息所能分辨的**小量,也就是我們所說的用1LSB(Least Significant Bit)表示。對應(yīng)于比較大輸入數(shù)字量的最大電壓輸出值(***值),用FSR(Full Scale Range)表示上海個性化數(shù)模轉(zhuǎn)換器工廠直銷在轉(zhuǎn)換器電路設(shè)計中,一般要求非線性誤差不大于±1/2LSB。
將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的電路,稱為模數(shù)轉(zhuǎn)換器(簡稱A/D轉(zhuǎn)換器或ADC,Analog to Digital Converter);將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號的電路稱為數(shù)模轉(zhuǎn)換器(簡稱D/A轉(zhuǎn)換器或DAC,Digital to Analog Converter);A/D轉(zhuǎn)換器和D/A轉(zhuǎn)換器已成為計算機系統(tǒng)中不可缺少的接口電路。為確保系統(tǒng)處理結(jié)果的精確度,A/D轉(zhuǎn)換器和D/A轉(zhuǎn)換器必須具有足夠的轉(zhuǎn)換精度;如果要實現(xiàn)快速變化信號的實時控制與檢測,A/D與D/A轉(zhuǎn)換器還要求具有較高的轉(zhuǎn)換速度。轉(zhuǎn)換精度與轉(zhuǎn)換速度是衡量A/D與D/A轉(zhuǎn)換器的重要技術(shù)指標(biāo)。 隨著集成技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)已研制和生產(chǎn)出許多單片的和混合集成型的A/D和D/A轉(zhuǎn)換器,它們具有愈來愈先進的技術(shù)指標(biāo)。本章將介紹幾種常用A/D與D/A轉(zhuǎn)換器的電路結(jié)構(gòu)、工作原理及其應(yīng)用。
N比特電阻分壓型DAC需要2N個電阻,電流舵DAC則需要2N-1個電流單元。電阻分壓型數(shù)模轉(zhuǎn)換器利用電阻對基準(zhǔn)電壓VREF分壓產(chǎn)生1LSB的電壓,I LSB=VREF/2N,電流舵DAC由單位電流IO流過電阻負(fù)載RL產(chǎn)生的壓降IO*RL產(chǎn)生1LSB的電壓,所以電流舵DAC中的IO和位數(shù)以及RL的大小決定了VouT的幅度,VouT=(2N- I ) *RL*IO 。很明顯,圖5的兩種數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出電壓特性均為單調(diào)性的。兩種數(shù)模轉(zhuǎn)換器的微分非線性誤差(DNL)均由單個器件的精度所決定,所以DNL會比較小,假設(shè)單元電流IO的標(biāo)準(zhǔn)偏差(Standard Deviation)為σ(I),則DNL大小為σ(I)/IO,而INL和流到RL上的單元電流個數(shù)n有關(guān),INL大小為n1/2* σ(I)/IO這個速率稱為轉(zhuǎn)換器的采樣率(samplingrate)或采樣頻率(samplingfrequency) [2]。
二進制權(quán)重圖6是5比特二進制權(quán)重的數(shù)模轉(zhuǎn)換器的實現(xiàn)方式,總共只有5個二進制編碼的電流單元,即后一個電流大小是前一個的兩倍,5比特二進制輸入直接控制5個開關(guān),用以確定流到負(fù)載RL的電流大小,形成模擬電壓輸出Vout。此方式實現(xiàn)的數(shù)模轉(zhuǎn)換器控制非常簡單,N比特數(shù)字輸入碼直接依次加在二進制加權(quán)電流單元開關(guān)上,不需要任何的譯碼動作。為了達(dá)到比較好的版圖匹配,n*IO電流單元由n個單獨的IO單元來實現(xiàn)。二進制加權(quán)數(shù)模轉(zhuǎn)換器的缺點就是DNL 比較差,理論上來講,**差的DNL發(fā)生在MSB(Most significant Bit)的轉(zhuǎn)換:使得階梯狀信號中的各個電平變?yōu)槎M制碼。普陀區(qū)智能數(shù)模轉(zhuǎn)換器推薦貨源
它是信息所能分辨的小量,也就是我們所說的用1LSB(Least Significant Bit)表示。浦東新區(qū)通用數(shù)模轉(zhuǎn)換器現(xiàn)價
8.有效位數(shù)(ENOB):實際數(shù)模轉(zhuǎn)換器的SNDRREaL會小于理想情況,由上面的公式反推可以得到:ENOB= ( SNDRREAL.-1.76 ) /6.02 。9.總諧波失真(THD):所有階諧波的總能量稱為總諧波失真(單位為 dB )10.建立時間:輸入二進制碼切換時,輸出電壓建立到一定精度范圍內(nèi)所需要的時間,通常精度取0.5LSB,該性能反映了數(shù)模轉(zhuǎn)換器的速度11.毛刺能量:輸入切換時在輸出呈現(xiàn)的短時間脈沖,成為毛刺,毛刺能量用該毛刺的面積表征,單位為pS*V。Unary電流舵數(shù)模轉(zhuǎn)換器的分析方式和電阻分壓類型數(shù)模轉(zhuǎn)換器分析方式類似,圖5左邊是二比特的電阻分壓DAC,圖5右是二比特電流舵數(shù)模轉(zhuǎn)換器。前者需要2-4譯碼器來控制開關(guān)選擇某個分壓點的電壓作為轉(zhuǎn)換器輸出,而后者則需要二進制到溫度計碼的轉(zhuǎn)換電路,二進制輸入每增加‘1',流到負(fù)載RL的電流就會多IO。 [1]浦東新區(qū)通用數(shù)模轉(zhuǎn)換器現(xiàn)價
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