3.6、ADC和DAC主要技术指标简介 |
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. . 2 、 AD 转换器的主要技术指标
1 )
分辨率 ( Resolution ) 指数字量变化一个最小量时模拟信号的变化量, 定义为满刻度与 2 的比值。分辩率又称精度,通常以数字信号的位数来表示。
2 )
转换速率( Conversion Rate )是指完成一次从模拟转换到数字的 AD 转换所需要的时 间的倒数。积分型 AD 的转换时间是毫秒级属低速 AD ,逐次比较型 AD 是微秒级属 中速 AD ,全并行 / 串并行型 AD 可达到纳秒级。采样时间则是另外一个概念,是指两 次转换的间隔。为了保证转换的正确完成,采样速率( Sample Rate )必须小于或等于 转换速率。因此有人习惯上将转换速率在数值上等同于采样速率也是可以接受的。常 用单位是 Ksps 和 Msps ,表示每秒采样千 / 百万次( kilo/Million Samples per Second )
3 )
量化误差 ( Quantizing Error ) 由于 AD 的有限分辩率而引起的误差, 即有限分辩率 AD 的阶梯状转移特性曲线与无限分辩率 AD (理想 AD )的转移特性曲线(直线)之间 的最大偏差。通常是 1 个或半个最小数字量的模拟变化量,表示为 1LSB 、 1/2LSB 。
4 )
偏移误差( Offset Error )输入信号为零时输出信号不为零的值,可外接电位器调至最 小。
5 )
满刻度误差( Full Scale Error )
满度输出时对应的输入信号与理想输入信号值之差。
6 )
线性度( Linearity )实际转换器的转移函数与理想直线的最大偏移,不包括以上三种 误差。
其它指标有:绝对精度( Absolute Accuracy ) ,相对精度( Relative Accuracy ) ,微分非 线性,单调性和无错码,总谐波失真( Total Harmonic Distortion 缩写 THD )和积分非 线性。
3 、 DA 转换器
DA 转换器的内部电路构成无太大差异,一般按输出是电流还是电压、能否作乘法运算 等进行分类。大多数 DA 转换器由电阻阵列和 N 个电流开关(或电压开关)构成。按数字 输入值切换开关,产生比例于输入的电流(或电压) 。此外,也有为了改善精度而把恒流源 放入器件内部的。一般说来,由于电流开关的切换误差小,大多采用电流开关型电路, 电流 开关型电路如果直接输出生成的电流, 则为电流输出型 DA 转换器, 如果经电流—电压转换 后输出, 则为电压输出型 DA 转换器。 此外, 电压开关型电路为直接输出电压型 DA 转换器。
1 )
电压输出型(如 TLC5620 )
电压输出型 DA 转换器虽有直接从电阻阵列输出电压的, 但一般采用内置输出放大器 以低阻抗输出。直接输出电压的器件仅用于高阻抗负载,由于无输出放大器部分的延迟, 故常做为高速 DA 转换器使用。
2 )
电流输出型(如 THS5661A )
电流输出型 DA 转换器很少直接利用电流输出, 大多外接电流—电压转换电路得到电 压输出, 后者有两种方法: 一是只在输出引脚上接负载电阻而进行电流—电压转换, 二是 外接运算放大器。 用负载电阻进行电流—电压转换的方法, 虽可在电流输出引脚上出现电 压, 但必须在规定的输出电压范围内使用, 而且由于输出阻抗高, 所以一般外接运算放大 器使用。 此外, 大部分 CMOS DA 转换器当输出电压不为零时不能正确动作, 所以必须外 接运算放大器。 当外接运算放大器进行电流电压转换时, 则电路构成基本上与内置放大器 的电压输出型相同,这时由于在 DA 转换器的电流建立时间上加入了运算放大器的延迟, 使响应变慢。 此外, 这种电路中运算放大器因输出引脚的内部电容而容易起振, 有时必须 作相位补偿。
3 )
乘算型(如 AD7533 )
DA 转换器中有使用恒定基准电压的,也有在基准电压输入上加交流信号的,后者由 |
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