DAC基础知识：静态技术规格.doc

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1、DAC基础知识：静态技术规格　　所有DAC之间的共性就是技术规格的定义以及说明。这篇文章将会论述静态DAC技术规格。静态DAC技术规格包括对DAC在DC域中所具有的特性的描述。在DC域中时，DAC的数字与模拟定时现象不属于这一组技术规格。　　图1　　　　虽然这3个DAC拓扑互不相同，但它们的技术规格与电气描述非常类似。　　一个主要的静态DAC技术规格就是理想转换函数（图2）。在对这个普通转换函数的图示中，可以轻松地体会和理解零代码、偏移、满量程以及增益的定义。一旦你理解了上述概念，差分非线性（DNL），积分非线性（INL）以及单调性技

2、术规格也就再次成为理想转换函数的另一个导函数。　　图2　　　　　　理想DAC转换函数　　图2显示了一个DAC是如何为数字输入代码的一个离散数值生成单个模拟输出值的方式。图中数字输入代码的顺序是单极的，其中代码以标准二进制的方式增加。　　图2中DAC转换函数的模拟范围是从零至模拟输出满量程（FS）值。DAC电压基准（VREF）建立了转换器的最低有效位（LSB）或代码宽度，并且设定了满量程范围（FSR）。LSB的大小等于VREF/2N。　　在图2中，“N”等于转换器的分辨率，而2N等于转换器单个位的数量。DAC所具有的代码的数量等于2N。

3、对于3位转换器来说，代码数量等于23或8。这个理想转换函数的转换公式为VOUT=VREFx（CODE/2N），并且满量程输出电压等于VREF–1LSB。　　　　零代码误差　　图3中，DAC的零代码误差是最易理解的静态技术规格。我们假定这个值是针对一个单极、单电源DAC而言的，这个DAC的完全理想最小输出电压为0伏。当将数字0值载入到DAC寄存器中时，零量程误差出现在DAC的模拟输出引脚上。这个误差是由内部输出放大器的输出摆动性能导致的。对于单电源DAC来说，零量程误差始终为正值，而这个技术规格的单位为毫伏或微伏。　　图3　　　　DAC

4、的内部输出放大器因不能达到负电源轨而导致的零误差运行状态。　　　　偏移误差　　然而，偏移误差是不同的。偏移误差在整个DAC转换曲线的大部分范围内存在。在图4中，在理想转换曲线的每一个代码上，模拟偏移误差都会变化。从图中你能够看到，在沿着x轴的垂直方向上，具有偏移误差的转换曲线与理想曲线的相同程度。这个技术规格的单位通常为毫伏。　　图4　　　　偏移误差可为正，亦可为负，但是它始终以同样的误差影响着每一个代码。　　　　增益误差　　增益误差这个概念有些难以理解。总的来说，增益误差描述的是理想DAC曲线斜率的变化。图5对这个概念进行了说明。增

5、益误差技术规格通常以FSR的百分比来表示，并且在消除偏移误差之后进行计算。　　图5　　　　DAC的增益误差使理想转换函数绕着零交叉点旋转　　　　差分非线性　　差分非线性（INL）是一个静态技术规格，有时也被称为差分线性。DNL是实际模拟输出步长与1LSB的理想步长值的最大偏离。这在整个实际转换函数曲线上进行评估（图6）。由于每个代码也许都需要调整，所以很难校准这个DAC误差。　　图6　　　　DNL代表每个实际电压输出与理想曲线间的差异。一个12位DACDNL误差曲线，其中x轴等于DAC代码（0至4095），而y轴等于DNL。　　例如，

6、一个对于1LSB数字代码变化发生1.5LSB输出改变的DAC表现出0.5LSB的差分非线性。DNL大于1也许说明存在缺失的代码。差分非线性的测量单位为分数位或满量程的百分比。出现DNL问题的DAC所生成的误差会影响到增益控制应用。　　　　单调性　　作为一名音乐家，我从来都不理解这个术语的