新聞中心

EEPW首頁 > 模擬技術(shù) > 設(shè)計應(yīng)用 > ADC/DAC設(shè)計常見40問,看完不會再出錯

ADC/DAC設(shè)計常見40問,看完不會再出錯

作者: 時間:2017-02-23 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

  本文章是關(guān)于/設(shè)計經(jīng)典問答,涵蓋時鐘占空比、共模電壓、增益誤差、微分相位誤差、互調(diào)失真等常見問題。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/201702/344368.htm

  1. 什么是小信號帶寬(SSBW)?

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

  2. 什么是共模電壓(VCM)?

  共模電壓(Common Mode Voltage (VCM ))是差動輸入的兩個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?

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

  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,既不低于這個范圍也不超過這個范圍。比如 V REF + = 3.5V 和 VREF - = 1.5V, FS = (VREF + )-(VREF - ) =2.0V。

  6. 什么是時鐘占空比?

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

  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的另一種表達方法。 ENOB定義為(SINAD -1.76)/ 6.02,這個位數(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代碼和最后一個代碼發(fā)生轉(zhuǎn)換時,實際輸人電壓與理想輸人電壓之差。即,這個差值是:滿量程 - 2 LSB。

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

  根據(jù)特定器件和電路板的布局,一個或兩個電容可能就足夠了。較大的電容,通常是5到10?F的,提供了低阻抗大容量存儲,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)手冊的推薦。

  10. 什么是零誤差?

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

  11. 什么是輸出保持時間?

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

  12. 什么是分辨率?

  分辨率是模擬增量,相當于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)的個數(shù)。數(shù)字代碼的個數(shù)等于2^n,其中“n”是位的個數(shù)。舉一個例子,一個12位轉(zhuǎn)換器模擬信號和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,小信號正弦波在兩個不同的直流(DC)輸入電平重構(gòu)下,輸出相位的差。

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

  模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的動態(tài)指標(DynamicSpecificaTIons)涉及到那些交流(AC)輸入信號。這些包括信/噪比(SNR),SINAD(信號噪聲+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(小信號帶寬)。

  15. 什么是互調(diào)失真(IMD)?

  互調(diào)失真(Intermodulation Distortion),是指沒有出現(xiàn)在輸入端,作為兩個正弦曲線的頻率同時作用于模數(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?;フ{(diào)失真(IMD)通常用分貝(dB)來表示。

  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(美國國家半導體模數(shù)轉(zhuǎn)換器是9個諧波段)和輸入信號的倍頻出現(xiàn)在輸出的電平??傊C波失真(THD)計算方法如下: THD=“sqrt”[ ( f2xf2 + f3xf3 +f4xf4 + f5xf5 + f6xf6 + f7xf7 + f8xf8 + f9xf9 + f10xf10) / (f1xf1) ] f1是輸入信號的基頻,f2 到f10這9個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。這個值是m*VREF/2 n,其中:“ m ”為主,是基準量程因子(這是最常見的單位),其中“n”是模數(shù)轉(zhuǎn)換器的分辨率。

  21. 怎樣才能消除模數(shù)轉(zhuǎn)換器時鐘線和控制線上的超調(diào)量和/或欠調(diào)量?

  超調(diào)量和/或欠調(diào)量,是由高速信號邊緣和不匹配信號終端混合引起的。增加一個47至100Ω電阻串聯(lián)到輸入,電阻要盡可能的靠近時鐘源。目的是為了和時鐘線上的信號阻抗匹配,輸電線路也應(yīng)該這樣考慮。串聯(lián)的終端用一個小的附加電源,為減少擺動效應(yīng)通常是足夠了。

  22. 什么是輸出延時?

  輸出延時是指輸入時鐘的后邊緣到數(shù)據(jù)更新出現(xiàn)在輸出引腳的延遲時間。

  23. 什么是孔徑抖動?

  孔徑抖動是指采樣值間孔徑延時的變化??讖蕉秳幼鳛檩斎朐肼暢霈F(xiàn)。

  24. 什么是信號噪聲及失真比(S/(N+D) 或 SINAD) ?

  信號噪聲及失真比(S/(N+D) 或 SINAD),用分貝表示(dB),出現(xiàn)在輸出的輸入信號的有效值和所有其他光譜成分的有效值的比值,頻譜成分包括低于時鐘頻率一半頻譜的諧波,但不包括直流。

  25. 什么是滿量程階躍響應(yīng)?

  滿量程階躍響應(yīng),定義為VIN從VREF-變化到VREF+,或從VREF+變化到 VREF-,為轉(zhuǎn)換器設(shè)定足夠的恢復,并滿足其額定精度的轉(zhuǎn)換所需的時間。

  26. 什么是通道延時(潛伏期)?

  通道延時(潛伏期),是指轉(zhuǎn)換啟動到轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)出現(xiàn)在輸出驅(qū)動級時之間的時鐘周期的數(shù)量。數(shù)據(jù)對于任何給定的采樣是可利用通道延時加上輸出延遲后進行采樣。每隔一個時鐘周期,可得到新的數(shù)據(jù),但數(shù)據(jù)落后于通道延時加上輸出延時。

  27. 什么是模擬 /數(shù)字轉(zhuǎn)換器的靜態(tài)指標?

  靜態(tài)指標是關(guān)于模數(shù)轉(zhuǎn)換器的直流(DC )信號輸入的指標。這些包括增益誤差,偏移誤差,以及微分與積分線性誤差。

  28. 什么是總不可調(diào)整誤差(TUE)?

  總不可調(diào)整誤差(Total Unadjusted Error(TUE)),是指理想的情況下數(shù)字代碼的中心和輸入電壓范圍相關(guān)的電壓的最大偏差??偽凑{(diào)整誤差包括偏移誤差,增益誤差,以及微分與積分非線性誤差。

  29. 什么是滿量程誤差?

  滿量程誤差,是最后代碼的轉(zhuǎn)換離理想的1個 1/2 LSB 以下VREF +到多大范圍的測量,并定義為:VFSE =Vmax + 1.5 LSB- VREF + ,其中Vmax是轉(zhuǎn)換為最大代碼時的電壓,可以用伏特表示,最低有效位或滿量程范圍的百分數(shù)。

  30. 什么是轉(zhuǎn)換時間?

  轉(zhuǎn)換時間是指模數(shù)轉(zhuǎn)換器完全一個轉(zhuǎn)換所需的時間。轉(zhuǎn)換時間不包括采樣時間,多路復用器設(shè)置時間,或完成一個轉(zhuǎn)換周期的其他部分,轉(zhuǎn)換時間可能少于吞吐量時間。

  31. 什么是電源抑制比(PSRR) ?

  電源抑制比(Power Supply Rejection Ratio),可分為兩種規(guī)格。直流電源抑制比(DC PSRR )是特定參數(shù)的變化量(例如,滿量程誤差)和一個電源電壓指定變化量的比值。交流電源抑制比(AC PSRR)是衡量一個電源上疊加的特定頻率和振幅的信號,這個信號在輸出上的輸出振幅,和它在電源引腳上的振幅的比值。電源抑制比(PSRR)通常用分貝表示。

  32. 什么是遺漏碼?

  遺漏碼,是那些輸出碼被忽略的,或?qū)⒂肋h不會出現(xiàn)在模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的。這些碼不能通過任何輸入值。

  33. 什么是吞吐量率?

  吞吐率是模數(shù)轉(zhuǎn)換器最高的連續(xù)轉(zhuǎn)換率。

  34. 什么是信噪比(SNR)?

  信噪比(SNR)是一個比率,用分貝(dB)表示,出現(xiàn)在輸出的輸入信號的有效值和所有其他頻譜成分(低于采樣頻率的一半,除諧波分量和直流分量外)總和的有效值的比率。信噪比 (SNR)是信號電平的有效值與各種噪聲(包括量化噪聲、熱噪聲、白噪聲等)有效值之比的分貝數(shù)。其中信號是指基波分量的有效值,噪聲指奈奎斯特頻率以下的全部非基波分量的有效值(除諧波分量和直流分量外)。

  35. 什么是吞吐時間?

  吞吐時間是指轉(zhuǎn)換器完成一次轉(zhuǎn)換所花的時間。吞吐時間包括任何多路復用器的建立時間,采樣時間,轉(zhuǎn)換時間,輸出顯示時間。

  36. 什么是直流共模誤差?

  直流共模誤差(DC Common-Mode Error)是用于模數(shù)轉(zhuǎn)換器的差分輸入的一個規(guī)格。當兩個輸入上的模擬電壓被改變相同的值時,發(fā)生輸出代碼的變化量。它通常用LSBs表示。

  37. 什么是偏置誤差?

  ADC的偏置誤差定義為使最低位被置成“1”狀態(tài)時ADC的輸人電壓,與理論上使最低位被置成“1”狀態(tài)時的輸人電壓之差。

  38. 印制電路板的電源地是否應(yīng)作為數(shù)字和模擬的共同地?

  是的,他們應(yīng)該是一樣的。但是重要的是,要慎重給所有電源和信號布線以使地電流與電源和信號分開。



關(guān)鍵詞: ADC DAC

評論


相關(guān)推薦

技術(shù)專區(qū)

關(guān)閉