將模擬信號轉換成數字信號的電路,稱為模數轉換器(簡稱A/D轉換器或ADC,Analog to Digital Converter);將數字信號轉換為模擬信號的電路稱為數模轉換器(簡稱D/A轉換器或DAC,Digital to Analog Converter);A/D轉換器和D/A轉換器已成為計算機系統中不可缺少的接口電路。為確保系統處理結果的精確度,A/D轉換器和D/A轉換器必須具有足夠的轉換精度;如果要實現快速變化信號的實時控制與檢測,A/D與D/A轉換器還要求具有較高的轉換速度。轉換精度與轉換速度是衡量A/D與D/A轉換器的重要技術指標。 隨著集成技術的發展,現已研制和生產出許多單片的和混合集成型的A/D和D/A轉換器,它們具有愈來愈先進的技術指標。本章將介紹幾種常用A/D與D/A轉換器的電路結構、工作原理及其應用。D/A轉換器基本上由4個部分組成,即權電阻網絡、運算放大器、基準電源和模擬開關。長寧區智能數模轉換器推薦貨源
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。轉換速度轉換速度一般由建立時間決定。從輸入由全0突變為全1時開始,到輸出電壓穩定在FSR±?LSB范圍(或以FSR±x%FSR指明范圍)內為止,這段時間稱為建立時間,它是DAC的比較大響應時間,所以用它衡量轉換速度的快慢 [1]。在滿刻度輸出的條件下,溫度每升高1℃,輸出變化的百分數定義為溫度系數。電源抑制比對于高質量的D/A轉換器,要求開關電路及運算放大器所用的電源電壓發生變化時,對輸出電壓影響極小。通常把滿量程電壓變化的百分數與電源電壓變化的百分數之比稱為電源抑制比。嘉定區通用數模轉換器生產企業D/A轉換器的轉換精度與D/A轉換器的集成芯片的結構和接口電路配置有關。
2.主要的輸出選項是CMOS(互補金屬氧化物半導體)、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、數據與時鐘的變形,以及對噪聲的抑制能力 [2]。4.對于布局的考慮也是轉換輸出選擇中的一個方面,尤其當采用LVDS技術時。 當設計者有多種ADC選擇時,他們必須考慮采用哪種類型的數字數據輸出:CMOS(互補金屬氧化物半導體)、LVDS(低壓差分信令),還是CML(電流模式邏輯)。ADC中所采用的每種數字輸出類型都各有優缺點,設計者應結合自己的應用來考慮。這些因素取決于ADC的采樣速率與分辨率、輸出數據速率,以及系統設計的功率要求,等等 [2]。
下面分別介紹每個性能參數的含義:1.失調誤差:實際數模轉換器和理想數模轉換器輸出存在固定的偏移,偏移量以LSB來表示,如圖2,失調誤差=0.3LSB 。2.增益誤差:實際數模轉換器和理想數模轉換器的輸出曲線存在增益誤差,其定義為實際數模轉換器最大電壓減去理想數模轉換器最大電壓,單位為LSB,如圖3的例子,增益誤差=0.7LSB 。3.積分非線性(INL):相同輸入數字碼時,實際數模轉換器的輸出減去其對應的理想數模轉換器輸出,單位為LSB。4.微分非線性(DNL ):實際數模轉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誤差后用滿碼。
轉換精度1、分辨率A/D轉換器的分辨率以輸出二進制(或十進制)數的位數來表示。它說明A/D轉換器對輸入信號的分辨能力。從理論上講,n位輸出的A/D轉換器能區分2n個不同等級的輸入模擬電壓,能區分輸入電壓的**小值為滿量程輸入的1/2n。在比較大輸入電壓一定時,輸出位數愈多,分辨率愈高。例如A/D轉換器輸出為8位二進制數,輸入信號比較大值為5V,那么這個轉換器應能區分出輸入信號的**小電壓為19.53mV [6]。2、轉換誤差轉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轉換器實際輸出的數字量和理論上的輸出數字量之間的差別。常用比較低有效位的倍數表示。例如給出相對誤差不大于±LSB/2,這就表明實際輸出的數字量和理論上應得到的輸出數字量之間的誤差小于比較低位的半個字 [6]。在轉換器電路設計中,一般要求非線性誤差不大于±1/2LSB。長寧區質量數模轉換器工廠直銷
數模轉換器,又稱D/A轉換器,簡稱DAC,它是把數字量轉變成模擬的器件。長寧區智能數模轉換器推薦貨源
這種轉換器的基本原理是把輸入的模擬信號按規定的時間間隔采樣,并與一系列標準的數字信號相比較,數字信號逐次收斂,直至兩種信號相等為止。然后顯示出**此信號的二進制數,模擬數字轉換器有很多種,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。同模擬數字轉換器功能相反的稱為“數字模擬轉換器”,亦稱“譯碼器”,它是把數字量轉換成連續變化的模擬量的裝置,也有許多種和許多形式 [3]。模數轉換一般要經過采樣、量化和編碼這幾個步驟 [4]。長寧區智能數模轉換器推薦貨源
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