《電子技術(shù)應(yīng)用》
您所在的位置:首頁(yè) > 模擬設(shè)計(jì) > 設(shè)計(jì)應(yīng)用 > ADC/DAC設(shè)計(jì)經(jīng)典問(wèn)答(上)
ADC/DAC設(shè)計(jì)經(jīng)典問(wèn)答(上)
美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司
摘要: 本文為ADC/DAC設(shè)計(jì)經(jīng)典問(wèn)答。主要介紹了小信號(hào)帶寬、共模電壓、增益誤差、微分相位誤差、全功率帶寬等基礎(chǔ)知識(shí)。
Abstract:
Key words :

1. 什么是小信號(hào)帶寬(SSBW)?

 小信號(hào)帶寬(Small Signal Bandwidth (SSBW))是指在指定的幅值輸入信號(hào)及特定的頻率下,它的輸出幅值比低頻時(shí)的輸出幅值下降指定值時(shí),該特定頻率為小信號(hào)帶寬。

 2. 什么是共模電壓(VCM)?

 共模電壓(Common Mode Voltage (VCM ))是差動(dòng)輸入的兩個(gè)引腳上相同的直流輸入電壓。

 3. 什么是MSB(最高有效位)?

 MSB(最高有效位(Most Significant Bit)),是具有最大的值或權(quán)重的位。它的值是滿量程的一半。

 4. 什么是采樣(孔徑)延時(shí)?

 采樣(孔徑)延時(shí)(Sampling (Aperture) Delay)是時(shí)鐘輸入的后邊緣到采樣開關(guān)打開所需的時(shí)間。采樣/保持電路有效地停止輸入信號(hào)捕獲,并進(jìn)入“保持”模式,確定時(shí)鐘延時(shí)后的采樣。

 5. 什么是滿量程(FS)輸入范圍?

 滿量程輸入范圍(Full Scale Input Range),是指模數(shù)轉(zhuǎn)換器上數(shù)字化的輸入電壓的輸入范圍,既不低于這個(gè)范圍也不超過(guò)這個(gè)范圍。 比如 V REF + = 3.5V 和 VREF - = 1.5V, FS = (VREF + )-(VREF - ) = 2.0V。

 6. 什么是時(shí)鐘占空比?

 時(shí)鐘占空比(Clock Duty Cycle)是時(shí)鐘波形高電平時(shí)間和一個(gè)時(shí)鐘周期總時(shí)間的比值。

 7. 什么是位的有效數(shù)(ENOB ,或有效位)?

 位的有效數(shù)(ENOB ,或有效位)(Effective Number of Bits (ENOB, 或Effective Bits))是信噪比和失真的比率,或SINAD的另一種表達(dá)方法。 ENOB定義為(SINAD -1.76)/ 6.02,這個(gè)位數(shù)(ENOB)表示轉(zhuǎn)換器是與理想的模數(shù)轉(zhuǎn)換器等效。

 8. 什么是增益誤差?

 增益誤差是在第一個(gè)代碼和最后一個(gè)代碼發(fā)生轉(zhuǎn)換時(shí),實(shí)際輸人電壓與理想輸人電壓之差。即,這個(gè)差值是:滿量程 - 2 LSB。

 9. 許多模數(shù)轉(zhuǎn)換器在數(shù)據(jù)手冊(cè)中提供的應(yīng)用,在Va, Vd 和Vref引腳上出現(xiàn)了三個(gè)電容。這三個(gè)電容器都是必須的嗎?

 根據(jù)特定器件和電路板的布局,一個(gè)或兩個(gè)電容可能就足夠了。較大的電容,通常是5到10?F的,提供了低阻抗大容量存儲(chǔ),在轉(zhuǎn)換期間保證了電壓的穩(wěn)定性。 較小值的電容器吸收較高頻率的噪音尖峰。如果印制電路板具有非常好的布局用于低噪聲工作,而且不包含一個(gè)微控制器或其他的嘈雜的數(shù)字邏輯,可能需要更少的電容器。但是為使ADC工作電平精度獲得保證,一般情況下最好是遵循數(shù)據(jù)手冊(cè)的推薦。

 10. 什么是零誤差?

 ADC雙級(jí)輸出的零誤差是理論的輸入電壓(典型的是中心值加1/2LSB)和實(shí)際輸入電壓之間的差異,這個(gè)實(shí)際輸入電壓引起了輸出從0到1的轉(zhuǎn)換。

11. 什么是輸出保持時(shí)間?

 輸出保持時(shí)間是指在輸入時(shí)鐘邊緣后輸出有效數(shù)據(jù)的時(shí)間長(zhǎng)度。

 12. 什么是分辨率?

 分辨率是模擬增量,相當(dāng)于1 LSB轉(zhuǎn)換器代碼的變化。分辨率也被定義為轉(zhuǎn)換器位數(shù)(n)的個(gè)數(shù)。數(shù)字代碼的個(gè)數(shù)等于2^n,其中“n”是位的個(gè)數(shù)。舉一個(gè)例子,一個(gè)12位轉(zhuǎn)換器模擬 信號(hào)和2 ^ 12 = 4096數(shù)字編碼的映射關(guān)系。12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器的分辨率,是輸入電壓的滿量程除以2^12,或4096,不會(huì)引起輸出代碼超出范圍。

 13. 什么是微分相位誤差?

 微分相位誤差(Differential Phase Error)是指,小信號(hào)正弦波在兩個(gè)不同的直流(DC)輸入電平重構(gòu)下,輸出相位的差。

 14. 什么是模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的動(dòng)態(tài)指標(biāo)?

 模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的動(dòng)態(tài)指標(biāo)(Dynamic Specifications)涉及到那些交流(AC)輸入信號(hào)。這些包括信/噪比(SNR) ,SINAD(信號(hào)噪聲+失真),ENOB(有效位數(shù)),THD(總諧波失真),IMD(互調(diào)失真) ,F(xiàn)PBW(全功率帶寬) ,SSBW(小信號(hào)帶寬)。

 15. 什么是互調(diào)失真(IMD)?

 互調(diào)失真(Intermodulation Distortion),是指沒(méi)有出現(xiàn)在輸入端,作為兩個(gè)正弦曲線的頻率同時(shí)作用于模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入,而形成的額外的頻譜成分。它被定義為在互調(diào)積中的能 量和原始頻率中的總能量比值。互調(diào)失真(IMD)通常用分貝(dB)來(lái)表示。

 16. 什么是增益溫度系數(shù)(滿量程溫度系數(shù))?

 增益溫度系數(shù)(滿量程溫度系數(shù))是指增益誤差變化量和溫度變化量的比值。通常用每百萬(wàn)分之/ 攝氏度(ppm/°C)表示 。

 17. 什么是總諧波失真(THD)?

 總諧波失真(THD),用dB或dBc表示,是指總的諧波電平( 美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體模數(shù)轉(zhuǎn)換器是9個(gè)諧波段 )和輸入信號(hào)的倍頻出現(xiàn)在輸出的電平。 總諧波失真(THD)計(jì)算方法如下: THD=sqrt[ ( f2xf2 + f3xf3 + f4xf4 + f5xf5 + f6xf6 + f7xf7 + f8xf8 + f9xf9 + f10xf10) / (f1xf1) ] f1是輸入信號(hào)的基頻,f2 到f10這9個(gè)諧波頻率是基頻的倍頻。

 18. 什么是零刻度偏移誤差?

 單極輸出模數(shù)轉(zhuǎn)換器的零刻度偏移誤差是指理想的輸入電壓(1/2 LSB) 和實(shí)際輸入電壓之間的差,引起輸出代碼由0到輸出代碼1的轉(zhuǎn)換。

 19. 什么是全功率帶寬(FPBW)?

 全功率帶寬(FPBW)是指滿量程輸入在重構(gòu)的輸出基頻下降到3分貝時(shí)低于其低頻值的頻率。

 20. 什么LSB(最低有效位)?

 LSB(最低有效位),是指所有位中最小的值或權(quán)值。這個(gè)值是m*VREF/2 n,其中:“ m ”為主,是基準(zhǔn)量程因子(這是最常見(jiàn)的單位),其中“n”是模數(shù)轉(zhuǎn)換器的分辨率。


 

此內(nèi)容為AET網(wǎng)站原創(chuàng),未經(jīng)授權(quán)禁止轉(zhuǎn)載。