DAC主要由數字寄存器、模擬電子開關、位權網絡、求和運算放大器和基準電壓源(或恒流源)組成。用存于數字寄存器的數字量的各位數碼,分別控制對應位的模擬電子開關,使數碼為1的位在位權網絡上產生與其位權成正比的電流值,再由運算放大器對各電流值求和,并轉換成電壓值 [1]。根據位權網絡的不同,可以構成不同類型的DAC,如權電阻網絡DAC、R–2R倒T形電阻網絡DAC和單值電流型網絡DAC等。權電阻網絡DAC的轉換精度取決于基準電壓VREF,以及模擬電子開關、運算放大器和各權電阻值的精度。它的缺點是各權電阻的阻值都不相同,位數多時,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]。用非線性誤差的大小表示D/A轉換的線性度。浦東新區(qū)優(yōu)勢數模轉換器量大從優(yōu)
由于實際使用的模擬數字轉換器不能進行完全實時的轉換,所以對輸入信號進行一次轉換的過程中必須通過一些外加方法使之保持恒定。常用的有采樣-保持電路,在大多數的情況里,通過使用一個電容器可以存儲輸入的模擬電壓,并通過開關或門電路來閉合、斷開這個電容和輸入信號的連接。許多模擬數字轉換集成電路在內部就已經包含了這樣的采樣-保持子系統(tǒng) [2]。1.**儀表促進了更快的ADC速度和更多的通道數與密度,設計者必須評估轉換器的輸出格式,以及基本的轉換性能 [2]。靜安區(qū)本地數模轉換器量大從優(yōu)模數轉換器是將模擬信號轉換成數字信號的系統(tǒng),是一個濾波、采樣保持和編碼的過程。
T型電阻網絡圖9-3為T型電阻網絡4位D/A轉換器的原理圖。圖9-3中電阻譯碼網絡是由R和2R兩種阻值的電阻組成T型電阻網絡,運算放大器構成電壓跟隨器,圖9-3中略去了數據鎖存器,電子開關S3、S2、S1、S0在二進制數D相應位的控制下或者接參考電壓VR(相應位為1)或者接地 (相應位為0)。當電子開關S3、S2、S1、S0全部接地時,從任一節(jié)點a、b、c、d向其左下看的等效電阻都等于R當D0單獨作用時,T型電阻網絡如圖9-4中的圖(a)所示。把a點左下等效成戴維寧電源,如圖9-4中的圖(b)所示;然后依次把b點、c點、d點它們的左下電路等效成戴維南電源時分別如圖9-4中的圖(c)、圖(d)、圖(e)所示。由于電壓跟隨器的輸入電阻很大,遠遠大于R,所以D0單獨作用時,d點電位幾乎就是戴維南電源的開路電壓D0VR/16,此時轉換器的輸出為 [4]
為了避免混疊現象,模擬數字轉換器的輸入信號必須通過低通濾波器進行濾波處理,過濾掉頻率高于采樣率一半的信號。這樣的濾波器也被稱作反鋸齒濾波器。它在實用的模擬數字轉換系統(tǒng)中十分重要,常在混有高頻信號的模擬信號的轉換過程中應用。盡管在大多數系統(tǒng)里,混疊是不希望看到的現象,值得注意的是,它可以提供限制帶寬高頻信號的同步向下混合(simultaneous down-mixing ,請參見采樣過疏和混頻器)。數模轉換器的性能包含靜態(tài)性能、動態(tài)性能和瞬態(tài)性能。靜態(tài)性能包含失調誤差(offset errors)、增益誤差(gain errors)、積分非線性(Integral NonLinearity,即INL),微分非線性(Differential NonLinearity,即DNL)、以及單調性(Monotonicity);動態(tài)性能包含信噪比(SNR)、信噪失真比Signal to Noise and Distortion Ratio,即SNDR),有效位數(Effective Number of Bits)、以及總諧波失真(Total Harmonic Distortion,即THD ) ;瞬態(tài)性能包含建立時間(settling time)和毛刺能量(Cllitoh energy,真正的電壓比較器還會增加一些輔助電路,加強性能。
D/A轉換器由數碼寄存器、模擬電子開關電路、解碼網絡、求和電路及基準電壓幾部分組成。數字量以串行或并行方式輸入、存儲于數碼寄存器中,數字寄存器輸出的各位數碼,分別控制對應位的模擬電子開關,使數碼為1的位在位權網絡上產生與其權值成正比的電流值,再由求和電路將各種權值相加,即得到數字量對應的模擬量。按解碼網絡結構不同T型電阻網絡D/A轉換器相關示圖倒T型電阻網絡D/A轉換器權電流D/A轉換器權電阻網絡D/A轉換器按模擬電子開關電路的不同CMOS開關型D/A轉換器(速度要求不高)雙極型開關D/A轉換器 電流開關型(速度要求較高)ECL電流開關型(轉換速度更高)在D/A轉換過程中,影響轉換精度的主要因素有失調誤差、增益誤差、非線性誤差和微分非線性誤差。黃浦區(qū)通用數模轉換器生產企業(yè)
這樣就要求定義一個參數來表示新的數字信號采樣自模擬信號速率。浦東新區(qū)優(yōu)勢數模轉換器量大從優(yōu)
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。電阻分壓型數模轉換器利用電阻對基準電壓VREF分壓產生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產生的壓降IO*RL產生1LSB的電壓,所以電流舵DAC中的IO和位數以及RL的大小決定了VouT的幅度,VouT=(2N- I ) *RL*IO 。很明顯,圖5的兩種數模轉換器的輸出電壓特性均為單調性的。兩種數模轉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n有關,INL大小為n1/2* σ(I)/IO浦東新區(qū)優(yōu)勢數模轉換器量大從優(yōu)
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