失調(diào)誤差失調(diào)誤差(或稱零點誤差)定義為數(shù)字輸入全為0碼時,其模擬輸出值與理想輸出值之偏差值。對于單極性D/A轉(zhuǎn)換,模擬輸出的理想值為零伏點。對于雙極性D/A轉(zhuǎn)換,理想值為負域滿量程。偏差值的大小一般用LSB的份數(shù)或用偏差值相對滿量程的百分數(shù)來表示。增益誤差D/A轉(zhuǎn)換器的輸入與輸出傳遞特性曲線的斜率稱為D/A轉(zhuǎn)換增益或標度系數(shù),實際轉(zhuǎn)換的增益與理想增益之間的偏差稱為增益誤差(或稱標度誤差)。增益誤差在消除失調(diào)誤差后用滿碼。數(shù)模轉(zhuǎn)換有兩種轉(zhuǎn)換方式:并行數(shù)模轉(zhuǎn)換和串行數(shù)模轉(zhuǎn)換。黃浦區(qū)加工數(shù)模轉(zhuǎn)換器推薦貨源
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。 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。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。嘉定區(qū)加工數(shù)模轉(zhuǎn)換器生產(chǎn)企業(yè)許多模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換集成電路在內(nèi)部就已經(jīng)包含了這樣的采樣-保持子系統(tǒng) [2]。
轉(zhuǎn)換精度1、分辨率A/D轉(zhuǎn)換器的分辨率以輸出二進制(或十進制)數(shù)的位數(shù)來表示。它說明A/D轉(zhuǎn)換器對輸入信號的分辨能力。從理論上講,n位輸出的A/D轉(zhuǎn)換器能區(qū)分2n個不同等級的輸入模擬電壓,能區(qū)分輸入電壓的**小值為滿量程輸入的1/2n。在比較大輸入電壓一定時,輸出位數(shù)愈多,分辨率愈高。例如A/D轉(zhuǎn)換器輸出為8位二進制數(shù),輸入信號比較大值為5V,那么這個轉(zhuǎn)換器應(yīng)能區(qū)分出輸入信號的**小電壓為19.53mV [6]。2、轉(zhuǎn)換誤差轉(zhuǎn)換誤差通常是以輸出誤差的比較大值形式給出。它表示A/D轉(zhuǎn)換器實際輸出的數(shù)字量和理論上的輸出數(shù)字量之間的差別。常用比較低有效位的倍數(shù)表示。例如給出相對誤差不大于±LSB/2,這就表明實際輸出的數(shù)字量和理論上應(yīng)得到的輸出數(shù)字量之間的誤差小于比較低位的半個字 [6]。
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的標準偏差(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由采樣定理,采樣信號的頻譜經(jīng)理想低通濾波便得到原來模擬信號的頻譜。
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:對于雙極性D/A轉(zhuǎn)換,理想值為負域滿量程。寶山區(qū)質(zhì)量數(shù)模轉(zhuǎn)換器性價比
用非線性誤差的大小表示D/A轉(zhuǎn)換的線性度。黃浦區(qū)加工數(shù)模轉(zhuǎn)換器推薦貨源
DAC主要由數(shù)字寄存器、模擬電子開關(guān)、位權(quán)網(wǎng)絡(luò)、求和運算放大器和基準電壓源(或恒流源)組成。用存于數(shù)字寄存器的數(shù)字量的各位數(shù)碼,分別控制對應(yīng)位的模擬電子開關(guān),使數(shù)碼為1的位在位權(quán)網(wǎng)絡(luò)上產(chǎn)生與其位權(quán)成正比的電流值,再由運算放大器對各電流值求和,并轉(zhuǎn)換成電壓值 [1]。根據(jù)位權(quán)網(wǎng)絡(luò)的不同,可以構(gòu)成不同類型的DAC,如權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)DAC、R–2R倒T形電阻網(wǎng)絡(luò)DAC和單值電流型網(wǎng)絡(luò)DAC等。權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)DAC的轉(zhuǎn)換精度取決于基準電壓VREF,以及模擬電子開關(guān)、運算放大器和各權(quán)電阻值的精度。它的缺點是各權(quán)電阻的阻值都不相同,位數(shù)多時,其阻值相差甚遠,這給保證精度帶來很大困難,特別是對于集成電路的制作很不利,因此在集成的DAC中很少單獨使用該電路 [1]。黃浦區(qū)加工數(shù)模轉(zhuǎn)換器推薦貨源
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