如果CCD的質(zhì)量能夠滿足一定色彩位數(shù)的要求,為了獲得相應(yīng)的輸出效果,就要求有相應(yīng)位數(shù)的數(shù)模轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采樣,才能獲得滿意的效果,如果CCD可以實(shí)現(xiàn)36位精度,卻使用了三個(gè)8位的數(shù)模轉(zhuǎn)換器,結(jié)果輸出出來就只剩下24位的數(shù)據(jù)精度了,這對(duì)于CCD是一種浪費(fèi),而如果使用三個(gè)16位的數(shù)模轉(zhuǎn)換器,是實(shí)現(xiàn)了48位的數(shù)據(jù)輸出,但效果與36位比較并無改善,對(duì)數(shù)模轉(zhuǎn)換器就是一種浪費(fèi)了。1. 數(shù)模轉(zhuǎn)換器是將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)的系統(tǒng),一般用低通濾波即可以實(shí)現(xiàn)。數(shù)字信號(hào)先進(jìn)行解碼,即把數(shù)字碼轉(zhuǎn)換成與之對(duì)應(yīng)的電平,形成階梯狀信號(hào),然后進(jìn)行低通濾波。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]。嘉定區(qū)本地?cái)?shù)模轉(zhuǎn)換器性價(jià)比
失調(diào)誤差失調(diào)誤差(或稱零點(diǎn)誤差)定義為數(shù)字輸入全為0碼時(shí),其模擬輸出值與理想輸出值之偏差值。對(duì)于單極性D/A轉(zhuǎn)換,模擬輸出的理想值為零伏點(diǎn)。對(duì)于雙極性D/A轉(zhuǎn)換,理想值為負(fù)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(duì)滿量程的百分?jǐn)?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(biāo)度系數(shù),實(shí)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(biāo)度誤差)。增益誤差在消除失調(diào)誤差后用滿碼。閔行區(qū)本地?cái)?shù)模轉(zhuǎn)換器工廠直銷數(shù)模轉(zhuǎn)換器電路還用在利用反饋技術(shù)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)中。
將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的電路,稱為模數(shù)轉(zhuǎn)換器(簡(jiǎn)稱A/D轉(zhuǎn)換器或ADC,Analog to Digital Converter);將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)的電路稱為數(shù)模轉(zhuǎn)換器(簡(jiǎn)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(jì)算機(jī)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(shí)現(xiàn)快速變化信號(hào)的實(shí)時(shí)控制與檢測(cè),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(jìn)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。
D/A轉(zhuǎn)換器的主要部件是電阻開關(guān)網(wǎng)絡(luò),通常是由輸入的二進(jìn)制數(shù)的各位控制一些開關(guān),通過電阻網(wǎng)絡(luò),在運(yùn)算放大器的輸入端產(chǎn)生與二進(jìn)制數(shù)各位的權(quán)成比例的電流,這些電流經(jīng)過運(yùn)算放大器相加和轉(zhuǎn)換而成為與二進(jìn)制數(shù)成比例的模擬電壓。D/A轉(zhuǎn)換的原理電路如概述圖圖5-1所示,是一個(gè)足 夠精度的參考電壓,運(yùn)算放大器輸入端的各支路對(duì)應(yīng)待轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的第0位、第1位、...、第n-1位。支路中的開關(guān)由對(duì)應(yīng)的數(shù)位來控制,如果該數(shù)位位“1”,則對(duì)應(yīng)的開關(guān)閉合;如果該數(shù)位為“0”,則對(duì)應(yīng)的開關(guān)打開。各輸入支路中的電阻分別為R、2R、4R、...這些電阻稱為權(quán)電阻。它們把數(shù)字量轉(zhuǎn)換成電模擬量,即把二進(jìn)制數(shù)字量轉(zhuǎn)換為與其數(shù)值成正比的電模擬量。 [1]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。
8.有效位數(shù)(ENOB):實(shí)際數(shù)模轉(zhuǎn)換器的SNDRREaL會(huì)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(shí)間:輸入二進(jìn)制碼切換時(shí),輸出電壓建立到一定精度范圍內(nèi)所需要的時(shí)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(shí)在輸出呈現(xiàn)的短時(shí)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(gè)分壓點(diǎn)的電壓作為轉(zhuǎn)換器輸出,而后者則需要二進(jìn)制到溫度計(jì)碼的轉(zhuǎn)換電路,二進(jìn)制輸入每增加‘1',流到負(fù)載RL的電流就會(huì)多IO。 [1]D/A轉(zhuǎn)換器由數(shù)碼寄存器、模擬電子開關(guān)電路、解碼網(wǎng)絡(luò)、求和電路及基準(zhǔn)電壓幾部分組成。閔行區(qū)本地?cái)?shù)模轉(zhuǎn)換器工廠直銷
權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)DAC的轉(zhuǎn)換精度取決于基準(zhǔn)電壓VREF,以及模擬電子開關(guān)、運(yùn)算放大器和各權(quán)電阻值的精度。嘉定區(qū)本地?cái)?shù)模轉(zhuǎn)換器性價(jià)比
N比特電阻分壓型DAC需要2N個(gè)電阻,電流舵DAC則需要2N-1個(gè)電流單元。電阻分壓型數(shù)模轉(zhuǎn)換器利用電阻對(duì)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(gè)器件的精度所決定,所以DNL會(huì)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(gè)數(shù)n有關(guān),INL大小為n1/2* σ(I)/IO嘉定區(qū)本地?cái)?shù)模轉(zhuǎn)換器性價(jià)比
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