數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換(digital-to-analog conversion、D/A轉(zhuǎn)換器)是計算機采集控制系統(tǒng)與模擬量控制對象之間緊密聯(lián)系的橋梁。D/A轉(zhuǎn)換器的作用是將離散的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為連續(xù)變化的模擬信號; [1]一個常見的例子就是以下的這個處理過程:通過調(diào)制解調(diào)器,將計算機上數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為模擬信號,然后通過雙絞電話線來傳輸。執(zhí)行這個功能的電路就叫做數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)。對于應(yīng)用計算機采集系統(tǒng)的工業(yè)控制領(lǐng)域,D/A轉(zhuǎn)換器是其不可缺少的重要組成部分。 [D/A轉(zhuǎn)換器基本上由4個部分組成,即權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)、運算放大器、基準電源和模擬開關(guān)。楊浦區(qū)智能數(shù)模轉(zhuǎn)換器性價比
實際上從數(shù)學關(guān)系來看,INL的微分結(jié)果即是DNL, DNL的積分結(jié)果即是INL 。5.單調(diào)性:單調(diào)性是指數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸入在逐漸增加時,輸出也是逐步增加的,若輸入增加,輸出卻減小,此時即呈現(xiàn)非單調(diào)性,如圖4左是單調(diào)性的,圖4右是非單調(diào)性的,此時DNL會小于-1LSB6.信噪比(SNR:即信號功率比上噪聲功率(dB),前面己經(jīng)證實過,理想N位數(shù)模轉(zhuǎn)換器SNRMax=6.02N+1.76 dB,實際SNR會小于理想值。7.信噪失真比(SNDR):即信號功率比上噪聲功率加諧波功率(dB ),噪聲包含量化噪聲和干擾噪聲等等,失真則是因數(shù)模轉(zhuǎn)換器的非線性輸出一輸入關(guān)系所引起的,在頻譜上出現(xiàn)信號諧波。嘉定區(qū)智能數(shù)模轉(zhuǎn)換器性價比這一過程的精確度受量化誤差的限制。
這種轉(zhuǎn)換器的基本原理是把輸入的模擬信號按規(guī)定的時間間隔采樣,并與一系列標準的數(shù)字信號相比較,數(shù)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(shù),模擬數(shù)字轉(zhuǎn)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(shù)字轉(zhuǎn)換器功能相反的稱為“數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器”,亦稱“譯碼器”,它是把數(shù)字量轉(zhuǎn)換成連續(xù)變化的模擬量的裝置,也有許多種和許多形式 [3]。模數(shù)轉(zhuǎn)換一般要經(jīng)過采樣、量化和編碼這幾個步驟 [4]。
它由若干個相同的R、2R網(wǎng)絡(luò)節(jié)組成,每節(jié)對應(yīng)于一個輸入位。節(jié)與節(jié)之間串接成倒T形網(wǎng)絡(luò)。R–2R倒T形電阻網(wǎng)絡(luò)DAC是工作速度較快、應(yīng)用較多的一種。和權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)比較,由于它只有R、2R兩種阻值,從而克服了權(quán)電阻阻值多,且阻值差別大的缺點 [1]。電流型DAC則是將恒流源切換到電阻網(wǎng)絡(luò)中,恒流源內(nèi)阻極大,相當于開路,所以連同電子開關(guān)在內(nèi),對它的轉(zhuǎn)換精度影響都比較小,又因電子開關(guān)大多采用非飽和型的ECL開關(guān)電路,使這種DAC可以實現(xiàn)高速轉(zhuǎn)換,轉(zhuǎn)換精度較高 [1]用非線性誤差的大小表示D/A轉(zhuǎn)換的線性度。
根據(jù)信號與系統(tǒng)的理論,數(shù)字階梯狀信號可以看作理想沖激采樣信號和矩形脈沖信號的卷積,那么由卷積定理,數(shù)字信號的頻譜就是沖激采樣信號的頻譜與矩形脈沖頻譜(即Sa函數(shù))的乘積。這樣,用Sa函數(shù)的倒數(shù)作為頻譜特性補償,由數(shù)字信號便可恢復為采樣信號。由采樣定理,采樣信號的頻譜經(jīng)理想低通濾波便得到原來模擬信號的頻譜。一般實現(xiàn)時,不是直接依據(jù)這些原理,因為尖銳的采樣信號很難獲得,因此,這兩次濾波(Sa函數(shù)和理想低通)可以合并(級聯(lián)),并且由于這各系統(tǒng)的濾波特性是物理不可實現(xiàn)的,所以在真實的系統(tǒng)中只能近似完成。一般情況下,影響D/A轉(zhuǎn)換精度的主要環(huán)境和工作條件因素是溫度和電源電壓變化。青浦區(qū)個性化數(shù)模轉(zhuǎn)換器私人定做
模擬信號在時域上是連續(xù)的,因此可以將它轉(zhuǎn)換為時間上連續(xù)的一系列數(shù)字信號。楊浦區(qū)智能數(shù)模轉(zhuǎn)換器性價比
8.有效位數(shù)(ENOB):實際數(shù)模轉(zhuǎn)換器的SNDRREaL會小于理想情況,由上面的公式反推可以得到:ENOB= ( SNDRREAL.-1.76 ) /6.02 。9.總諧波失真(THD):所有階諧波的總能量稱為總諧波失真(單位為 dB )10.建立時間:輸入二進制碼切換時,輸出電壓建立到一定精度范圍內(nèi)所需要的時間,通常精度取0.5LSB,該性能反映了數(shù)模轉(zhuǎn)換器的速度11.毛刺能量:輸入切換時在輸出呈現(xiàn)的短時間脈沖,成為毛刺,毛刺能量用該毛刺的面積表征,單位為pS*V。Unary電流舵數(shù)模轉(zhuǎn)換器的分析方式和電阻分壓類型數(shù)模轉(zhuǎn)換器分析方式類似,圖5左邊是二比特的電阻分壓DAC,圖5右是二比特電流舵數(shù)模轉(zhuǎn)換器。前者需要2-4譯碼器來控制開關(guān)選擇某個分壓點的電壓作為轉(zhuǎn)換器輸出,而后者則需要二進制到溫度計碼的轉(zhuǎn)換電路,二進制輸入每增加‘1',流到負載RL的電流就會多IO。 [1]楊浦區(qū)智能數(shù)模轉(zhuǎn)換器性價比
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