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ADC/DAC规划常见40问,看完不会再犯错

本文章是关于ADC/DAC设计经典问答,涵盖时钟占空比、共模电压、增益误差、微分相位误差、互调失真等常见问题。1.什么是小信号带宽(SSBW)?小信号带宽(SmallSignalBandw

  本文章是关于ADC/DAC规划经典问答,包含时钟占空比、共模电压、增益差错、微分相位差错、互调失真等常见问题。

  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(最高有用位)?

  MSB(最高有用位(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)是时钟输入的后边际到采样开关翻开所需的时刻。采样/坚持电路有用地中止输入信号捕获,并进入“坚持”形式,确认时钟延时后的采样。

  5. 什么是满量程(FS)输入规模?

  满量程输入规模(Full Scale Input Range),是指模数转化器上数字化的输入电压的输入规模,既不低于这个规模也不超越这个规模。比方 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刻和一个时钟周期总时刻的比值。

  7. 什么是位的有用数(ENOB ,或有用位)?

  位的有用数(ENOB ,或有用位)(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界说为(SINAD -1.76)/ 6.02,这个位数(ENOB)表明转化器是与抱负的模数转化器等效。

  8. 什么是增益差错?

  增益差错是在第一个代码和最终一个代码产生转化时,实践输人电压与抱负输人电压之差。即,这个差值是:满量程 – 2 LSB。

  9. 许多模数转化器在数据手册中供给的使用,在Va, Vd 和Vref引脚上呈现了三个电容。这三个电容器都是有必要的吗?

  依据特定器材和电路板的布局,一个或两个电容或许就满意了。较大的电容,通常是5到10?F的,供给了低阻抗大容量存储,在转化期间确保了电压的稳定性。较小值的电容器吸收较高频率的噪音尖峰。假如印制电路板具有非常好的布局用于低噪声作业,而且不包含一个微操控器或其他的喧闹的数字逻辑,或许需求更少的电容器。可是为使ADC作业电平精度取得确保,一般情况下最好是遵从数据手册的引荐。

  10. 什么是零差错?

  ADC双级输出的零差错是理论的输入电压(典型的是中心值加1/2LSB)和实践输入电压之间的差异,这个实践输入电压引起了输出从0到1的转化。

  11. 什么是输出坚持时刻?

  输出坚持时刻是指在输入时钟边际后输出有用数据的时刻长度。

  12. 什么是分辨率?

  分辨率是模仿增量,相当于1 LSB转化器代码的改动。分辨率也被界说为转化器位数(n)的个数。数字代码的个数等于2^n,其间“n”是位的个数。举一个比如,一个12位转化器模仿信号和2 ^ 12 = 4096数字编码的映射联系。12位模数转化器的分辨率,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规模。

  13. 什么是微分相位差错?

  微分相位差错(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/数转化器的动态目标?

  模/数转化器的动态目标(DynamicSpecificaTIons)涉及到那些沟通(AC)输入信号。这些包含信/噪比(SNR),SINAD(信号噪声+失真),ENOB(有用位数),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),是指没有呈现在输入端,作为两个正弦曲线的频率一起作用于模数转化器的输入,而构成的额外的频谱成分。它被界说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)来表明。

  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)是指增益差错改动量和温度改动量的比值。通常用每百万分之/ 摄氏度(ppm/°C)表明。

  17. 什么是总谐波失真(THD)?

  总谐波失真(THD),用dB或dBc表明,是指总的谐波电平(美国国家半导体模数转化器是9个谐波段)和输入信号的倍频呈现在输出的电平。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. 什么是零刻度偏移差错?

  单极输出模数转化器的零刻度偏移差错是指抱负的输入电压(1/2 LSB) 和实践输入电压之间的差,引起输出代码由0到输出代码1的转化。

  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(最低有用位)?

  LSB(最低有用位),是指一切位中最小的值或权值。这个值是m*VREF/2 n,其间:“ m ”为主,是基准量程因子(这是最常见的单位),其间“n”是模数转化器的分辨率。

  21. 怎样才能消除模数转化器时钟线和操控线上的超调量和/或欠调量?

  超调量和/或欠调量,是由高速信号边际和不匹配信号终端混合引起的。添加一个47至100Ω电阻串联到输入,电阻要尽或许的接近时钟源。意图是为了和时钟线上的信号阻抗匹配,输电线路也应该这样考虑。串联的终端用一个小的附加电源,为削减摇摆效应通常是满意了。

  22. 什么是输出延时?

  输出延时是指输入时钟的后边际到数据更新呈现在输出引脚的推迟时刻。

  23. 什么是孔径颤动?

  孔径颤动是指采样值间孔径延时的改动。孔径颤动作为输入噪声呈现。

  24. 什么是信号噪声及失真比(S/(N+D) 或 SINAD) ?

  信号噪声及失真比(S/(N+D) 或 SINAD),用分贝表明(dB),呈现在输出的输入信号的有用值和一切其他光谱成分的有用值的比值,频谱成分包含低于时钟频率一半频谱的谐波,但不包含直流。

  25. 什么是满量程阶跃呼应?

  满量程阶跃呼应,界说为VIN从VREF-改动到VREF+,或从VREF+改动到 VREF-,为转化器设定满意的康复,并满意其额外精度的转化所需的时刻。

  26. 什么是通道延时(潜伏期)?

  通道延时(潜伏期),是指转化启动到转化的数据呈现在输出驱动级时之间的时钟周期的数量。数据关于任何给定的采样是可利用通道延时加上输出推迟后进行采样。每隔一个时钟周期,可得到新的数据,但数据落后于通道延时加上输出延时。

  27. 什么是模仿 /数字转化器的静态目标?

  静态目标是关于模数转化器的直流(DC )信号输入的目标。这些包含增益差错,偏移差错,以及微分与积分线性差错。

  28. 什么是总不行调整差错(TUE)?

  总不行调整差错(Total Unadjusted Error(TUE)),是指抱负的情况下数字代码的中心和输入电压规模相关的电压的最大差错。总未调整差错包含偏移差错,增益差错,以及微分与积分非线性差错。

  29. 什么是满量程差错?

  满量程差错,是最终代码的转化离抱负的1个 1/2 LSB 以下VREF +到多大规模的丈量,并界说为:VFSE =Vmax + 1.5 LSB- VREF + ,其间Vmax是转化为最大代码时的电压,可以用伏特表明,最低有用位或满量程规模的百分数。

  30. 什么是转化时刻?

  转化时刻是指模数转化器彻底一个转化所需的时刻。转化时刻不包含采样时刻,多路复用器设置时刻,或完结一个转化周期的其他部分,转化时刻或许少于吞吐量时刻。

  31. 什么是电源按捺比(PSRR) ?

  电源按捺比(Power Supply Rejection Ratio),可分为两种标准。直流电源按捺比(DC PSRR )是特定参数的改动量(例如,满量程差错)和一个电源电压指定改动量的比值。沟通电源按捺比(AC PSRR)是衡量一个电源上叠加的特定频率和振幅的信号,这个信号在输出上的输出振幅,和它在电源引脚上的振幅的比值。电源按捺比(PSRR)通常用分贝表明。

  32. 什么是遗失码?

  遗失码,是那些输出码被疏忽的,或将永久不会呈现在模数转化器输出的。这些码不能通过任何输入值。

  33. 什么是吞吐量率?

  吞吐率是模数转化器最高的接连转化率。

  34. 什么是信噪比(SNR)?

  信噪比(SNR)是一个比率,用分贝(dB)表明,呈现在输出的输入信号的有用值和一切其他频谱成分(低于采样频率的一半,除谐波重量和直流重量外)总和的有用值的比率。信噪比 (SNR)是信号电平的有用值与各种噪声(包含量化噪声、热噪声、白噪声等)有用值之比的分贝数。其间信号是指基波重量的有用值,噪声指奈奎斯特频率以下的悉数非基波重量的有用值(除谐波重量和直流重量外)。

  35. 什么是吞吐时刻?

  吞吐时刻是指转化器完结一次转化所花的时刻。吞吐时刻包含任何多路复用器的树立时刻,采样时刻,转化时刻,输出显现时刻。

  36. 什么是直流共模差错?

  直流共模差错(DC Common-Mode Error)是用于模数转化器的差分输入的一个标准。当两个输入上的模仿电压被改动相同的值时,产生输出代码的改动量。它通常用LSBs表明。

  37. 什么是偏置差错?

  ADC的偏置差错界说为使最低位被置成“1”状况时ADC的输人电压,与理论上使最低位被置成“1”状况时的输人电压之差。

  38. 印制电路板的电源地是否应作为数字和模仿的共同地?

  是的,他们应该是相同的。可是重要的是,要稳重给一切电源和信号布线以使地电流与电源和信号分隔。

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