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(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)快速變化信號的實(shí)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(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)換器基本上由4個部分組成,即權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)、運(yùn)算放大器、基準(zhǔn)電源和模擬開關(guān)。長寧區(qū)智能數(shù)模轉(zhuǎn)換器推薦貨源
在D/A轉(zhuǎn)換過程中,影響轉(zhuǎn)換精度的主要因素有失調(diào)誤差、增益誤差、非線性誤差和微分非線性誤差。轉(zhuǎn)換速度轉(zhuǎn)換速度一般由建立時間決定。從輸入由全0突變?yōu)槿?時開始,到輸出電壓穩(wěn)定在FSR±?LSB范圍(或以FSR±x%FSR指明范圍)內(nèi)為止,這段時間稱為建立時間,它是DAC的比較大響應(yīng)時間,所以用它衡量轉(zhuǎn)換速度的快慢 [1]。在滿刻度輸出的條件下,溫度每升高1℃,輸出變化的百分?jǐn)?shù)定義為溫度系數(shù)。電源抑制比對于高質(zhì)量的D/A轉(zhuǎn)換器,要求開關(guān)電路及運(yùn)算放大器所用的電源電壓發(fā)生變化時,對輸出電壓影響極小。通常把滿量程電壓變化的百分?jǐn)?shù)與電源電壓變化的百分?jǐn)?shù)之比稱為電源抑制比。嘉定區(qū)通用數(shù)模轉(zhuǎn)換器生產(chǎn)企業(yè)D/A轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度與D/A轉(zhuǎn)換器的集成芯片的結(jié)構(gòu)和接口電路配置有關(guān)。
2.主要的輸出選項(xiàng)是CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)、LVDS(低壓差分信令),以及CML(電流模式邏輯) [2]。3.要考慮的問題包括:功耗、瞬變、數(shù)據(jù)與時鐘的變形,以及對噪聲的抑制能力 [2]。4.對于布局的考慮也是轉(zhuǎn)換輸出選擇中的一個方面,尤其當(dāng)采用LVDS技術(shù)時。 當(dāng)設(shè)計(jì)者有多種ADC選擇時,他們必須考慮采用哪種類型的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出:CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)、LVDS(低壓差分信令),還是CML(電流模式邏輯)。ADC中所采用的每種數(shù)字輸出類型都各有優(yōu)缺點(diǎn),設(shè)計(jì)者應(yīng)結(jié)合自己的應(yīng)用來考慮。這些因素取決于ADC的采樣速率與分辨率、輸出數(shù)據(jù)速率,以及系統(tǒng)設(shè)計(jì)的功率要求,等等 [2]。
下面分別介紹每個性能參數(shù)的含義:1.失調(diào)誤差:實(shí)際數(shù)模轉(zhuǎn)換器和理想數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出存在固定的偏移,偏移量以LSB來表示,如圖2,失調(diào)誤差=0.3LSB 。2.增益誤差:實(shí)際數(shù)模轉(zhuǎn)換器和理想數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出曲線存在增益誤差,其定義為實(shí)際數(shù)模轉(zhuǎn)換器最大電壓減去理想數(shù)模轉(zhuǎn)換器最大電壓,單位為LSB,如圖3的例子,增益誤差=0.7LSB 。3.積分非線性(INL):相同輸入數(shù)字碼時,實(shí)際數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出減去其對應(yīng)的理想數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出,單位為LSB。4.微分非線性(DNL ):實(shí)際數(shù)模轉(zhuǎn)換器在相鄰碼遞增切換時的電壓跳變的幅度((LSB)和1LSB的差值。增益誤差在消除失調(diào)誤差后用滿碼。
轉(zhuǎn)換精度1、分辨率A/D轉(zhuǎn)換器的分辨率以輸出二進(jìn)制(或十進(jìn)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(jìn)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(shí)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(shí)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]。在轉(zhuǎn)換器電路設(shè)計(jì)中,一般要求非線性誤差不大于±1/2LSB。長寧區(qū)質(zhì)量數(shù)模轉(zhuǎn)換器工廠直銷
數(shù)模轉(zhuǎn)換器,又稱D/A轉(zhuǎn)換器,簡稱DAC,它是把數(shù)字量轉(zhuǎn)變成模擬的器件。長寧區(qū)智能數(shù)模轉(zhuǎn)換器推薦貨源
這種轉(zhuǎn)換器的基本原理是把輸入的模擬信號按規(guī)定的時間間隔采樣,并與一系列標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字信號相比較,數(shù)字信號逐次收斂,直至兩種信號相等為止。然后顯示出**此信號的二進(jìn)制數(shù),模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器有很多種,如直接的、間接的、高速高精度的、超高速的等。每種又有許多形式。同模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器功能相反的稱為“數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器”,亦稱“譯碼器”,它是把數(shù)字量轉(zhuǎn)換成連續(xù)變化的模擬量的裝置,也有許多種和許多形式 [3]。模數(shù)轉(zhuǎn)換一般要經(jīng)過采樣、量化和編碼這幾個步驟 [4]。長寧區(qū)智能數(shù)模轉(zhuǎn)換器推薦貨源
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