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ADC/DAC设计经典问答(上)
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摘要:本文为ADC/DAC设计经典问答。主要介绍了小信号带宽、共模电压、增益误差、微分相位误差、全功率带宽等基础知识。
关键词: 数据转换 ADC模块 DAC NS
Abstract:
Key words :

1. 什么是小信号带宽(SSBW)?

小信号带宽(Small Signal Bandwidth (SSBW))是指在指定的幅值输入信号及特定的频率下,它的输出幅值比低频时的输出幅值下降指定值时,该特定频率为小信号带宽。

2. 什么是共模电压(VCM)?

共模电压(Common Mode Voltage (VCM ))是差动输入的两个引脚上相同的直流输入电压。

3. 什么是MSB(最高有效位)?

MSB(最高有效位(Most Significant Bit)),是具有最大的值或权重的位。它的值是满量程的一半。

4. 什么是采样(孔径)延时?

采样(孔径)延时(Sampling (Aperture) Delay)是时钟输入的后边缘到采样开关打开所需的时间。采样/保持电路有效地停止输入信号捕获,并进入“保持”模式,确定时钟延时后的采样。

5. 什么是满量程(FS)输入范围?

满量程输入范围(Full Scale Input Range),是指模数转换器上数字化的输入电压的输入范围,既不低于这个范围也不超过这个范围。 比如 V REF + = 3.5V 和 VREF - = 1.5V, FS = (VREF + )-(VREF - ) = 2.0V。

6. 什么是时钟占空比?

时钟占空比(Clock Duty Cycle)是时钟波形高电平时间和一个时钟周期总时间的比值。

7. 什么是位的有效数(ENOB ,或有效位)?

位的有效数(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的另一种表达方法。 ENOB定义为(SINAD -1.76)/ 6.02,这个位数(ENOB)表示转换器是与理想的模数转换器等效。

8. 什么是增益误差?

增益误差是在第一个代码和最后一个代码发生转换时,实际输人电压与理想输人电压之差。即,这个差值是:满量程 - 2 LSB。

9. 许多模数转换器在数据手册中提供的应用,在Va, Vd 和Vref引脚上出现了三个电容。这三个电容器都是必须的吗?

根据特定器件和电路板的布局,一个或两个电容可能就足够了。较大的电容,通常是5到10?F的,提供了低阻抗大容量存储,在转换期间保证了电压的稳定性。 较小值的电容器吸收较高频率的噪音尖峰。如果印制电路板具有非常好的布局用于低噪声工作,而且不包含一个微控制器或其他的嘈杂的数字逻辑,可能需要更少的电容器。但是为使ADC工作电平精度获得保证,一般情况下最好是遵循数据手册的推荐。

10. 什么是零误差?

ADC双级输出的零误差是理论的输入电压(典型的是中心值加1/2LSB)和实际输入电压之间的差异,这个实际输入电压引起了输出从0到1的转换。

11. 什么是输出保持时间?

输出保持时间是指在输入时钟边缘后输出有效数据的时间长度。

12. 什么是分辨率?

分辨率是模拟增量,相当于1 LSB转换器代码的变化。分辨率也被定义为转换器位数(n)的个数。数字代码的个数等于2^n,其中“n”是位的个数。举一个例子,一个12位转换器模拟 信号和2 ^ 12 = 4096数字编码的映射关系。12位模数转换器的分辨率,是输入电压的满量程除以2^12,或4096,不会引起输出代码超出范围。

13. 什么是微分相位误差?

微分相位误差(Differential Phase Error)是指,小信号正弦波在两个不同的直流(DC)输入电平重构下,输出相位的差。

14. 什么是模/数转换器的动态指标?

模/数转换器的动态指标(Dynamic Specifications)涉及到那些交流(AC)输入信号。这些包括信/噪比(SNR) ,SINAD(信号噪声+失真),ENOB(有效位数),THD(总谐波失真),IMD(互调失真) ,FPBW(全功率带宽) ,SSBW(小信号带宽)。

15. 什么是互调失真(IMD)?

互调失真(Intermodulation Distortion),是指没有出现在输入端,作为两个正弦曲线的频率同时作用于模数转换器的输入,而形成的额外的频谱成分。它被定义为在互调积中的能 量和原始频率中的总能量比值。互调失真(IMD)通常用分贝(dB)来表示。

16. 什么是增益温度系数(满量程温度系数)?

增益温度系数(满量程温度系数)是指增益误差变化量和温度变化量的比值。通常用每百万分之/ 摄氏度(ppm/°C)表示 。

17. 什么是总谐波失真(THD)?

总谐波失真(THD),用dB或dBc表示,是指总的谐波电平( 美国国家开云棋牌官网在线客服模数转换器是9个谐波段 )和输入信号的倍频出现在输出的电平。 总谐波失真(THD)计算方法如下: THD=sqrt[ ( f2xf2 + f3xf3 + f4xf4 + f5xf5 + f6xf6 + f7xf7 + f8xf8 + f9xf9 + f10xf10) / (f1xf1) ] f1是输入信号的基频,f2 到f10这9个谐波频率是基频的倍频。

18. 什么是零刻度偏移误差?

单极输出模数转换器的零刻度偏移误差是指理想的输入电压(1/2 LSB) 和实际输入电压之间的差,引起输出代码由0到输出代码1的转换。

19. 什么是全功率带宽(FPBW)?

全功率带宽(FPBW)是指满量程输入在重构的输出基频下降到3分贝时低于其低频值的频率。

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权值。这个值是m*VREF/2 n,其中:“ m ”为主,是基准量程因子(这是最常见的单位),其中“n”是模数转换器的分辨率。


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