数模转换器主要技术指标

分辨率指DAC能分辨的最小输出模拟增量,取决于输入数字量的二进制位数。也可用DAC能分辨出来的最小输出电压1 LSB与最大输出电压FSR之比定义分辨率。

数模转换器分类

权电阻网络DAC

(1)电路结构

构成权电阻网络的电阻的阻值,与该位的位权值成反比。

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数模转换器原理及组成

数模转换器原理

DAC输出模拟量的大小与输入数字量大小成正比。假设DAC转换比例系数为k,则:

DAC输出特性(k为转换比例系数)

两个相邻数码转换出的电压值之间的差值,是信息所能分辨的最小量(1 LSB);最大输入数字量对应的输出电压值(绝对值)用FSR表示。

数模转换器组成

DAC主要由数字寄存器、模拟电子开关、位权网络、求和运算放大器和基准电压源(或恒流源)组成。

DAC原理方框图

用存放在数字寄存器中的数字量的各位数码,分别控制对应位的模拟电子开关,使数码为1的位在位权网络上产生与其位权成正比的电流值,再由运算放大器对各电流值求和,并转换成电压值。

不同类型的DAC,主要是位权网络不同。

模数转换器主要技术指标

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2n的比值。分辨率又称精度,通常以数字信号的位数来表示。

转换速率(Conversion Rate)

指完成一次从模拟转换到数字的AD转换所需的时间的倒数。

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)。

量化误差(Quantizing Error)

由于AD的有限分辨率而引起的误差,即有限分辨率AD的阶梯状转移特性曲线与无限分辨率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。

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。

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。

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。

其他指标还有: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 Distotortion缩写THD)和积分非线性。

模数转换器的分类

直接ADC是将输入模拟电压直接转换成数字量,如并联比较型ADC和逐次比较型ADC;间接ADC是先将输入模拟电压转换成时间或频率,然后再把这些中间量转换成数字量,如双积分型ADC。

模数转换器基本原理

模数转换一般分为采样、保持、量化和编码四步进行。采样-保持采样是将时间上连续变化的信号转换为时间上离散的信号,采样值取决于采样时间内输入模拟信号的大小。根据采样定理,其采样频率fS必须大于等于输入模拟信号包含的最高频率fmax的两倍。

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