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ADC和DAC常用术语盘点,多达50+!
时间:2024-12-23 11:18:01
答案

采集时间是从释放保持状态至采样电容电压稳定至新输入值的1 LSB范围内所需的时间。采集时间(Tacq)计算方法如下。

根据采样定理,超过奈奎斯特频率的输入信号频率被视为“混叠”频率,这些频率在奈奎斯特频率附近复制或折叠。为了防止混叠,必须对所有有害信号进行充分衰减,使ADC不对其进行数字化。在欠采样情况下,混叠可能被利用。

ADC中的孔径延迟是从时钟信号的采样沿到采样发生的时间间隔,即跟踪-保持切换至保持状态的时间。孔径抖动指的是采样之间孔径延迟的变化,通常小于孔径延迟值。

标准二进制编码常用于单极性信号,范围从全0(00...000)至全1(11...111),中间值由1(MSB)后跟全0(10...000)表示。双极性信号在正负基准电平上摆动,单端系统中通常以模拟地为基准。差分系统则以正输入为负输入的参考,双极性信号表示正输入高于和低于负输入。

共模抑制描述了器件抑制两个输入共模信号的能力,共模信号可以是交流或直流信号,或者是二者的组合。共模抑制比(CMRR)是以分贝(dB)表示的差分信号增益与共模信号增益之比。

串扰衡量了每一路模拟输入与其它模拟输入之间的隔离程度,对于具有多个输入通道的ADC,串扰表示一路模拟输入信号耦合至另一路模拟输入的总量,通常以分贝(dB)表示。对于多路输出DAC,串扰表示一路输出更新导致另一路输出端产生的噪声总量。

ADC触发连续输出编码的模拟输入电平差应为1 LSB(DNL = 0),实际电平差相对于1 LSB的偏差定义为DNL。对于DAC,DNL误差是连续编码的理想与实测输出响应之差,理想DAC响应的模拟输出值应严格相差一个编码(LSB)(DNL = 0)。DNL指标大于或等于1 LSB保证了单调性。

数字馈通指的是DAC数字控制信号变化导致的噪声,例如在下图中,DAC输出端的馈通是由于串行时钟信号噪声造成的。动态范围定义了器件本底噪声至规定最大输出电平之间的范围,通常以dB表示。ADC的动态范围指的是能够分辨的信号幅值范围,例如动态范围为60dB则可分辨的信号幅值范围为x至1000x。

ENOB(有效位数)表示在特定输入频率和采样率下ADC的动态性能,理想ADC的误差仅包含量化噪声。随着输入频率的提高,总体噪声(尤其是失真分量)也增加,导致ENOB和SINAD(信号与噪声+失真比)降低。

在电路远端加载电压(或电流)并测量产生的电流(或电压)的技术称为加载-感应输出,适用于带有集成输出放大器的DAC。ADC工作时,模拟输入信号等于或接近转换器的规定满幅电压,然后将输入频率提高至某个频率使数字转换结果的幅值降低3dB,此时的输入频率称为全功率带宽。

满幅误差是触发跳变至满幅编码的实际值与理想模拟满幅跳变值之间的差值。满幅误差等于“失调误差+增益误差”。DAC的满幅增益误差为实际输出跨距与理想输出跨距之差,实际跨距为全1时与全0时的输出之差。

增益误差表示实际传递函数的斜率与理想传递函数斜率的匹配程度,通常以LSB或满幅范围的百分比(%FSR)表示,可通过硬件或软件校准消除。增益误差漂移指的是温度变化引起的增益误差变化。

增益一致性测量多通道ADC中所有通道增益的匹配程度,通过向所有通道施加相同的输入信号,记录最大增益偏差,通常以dB表示。

尖峰脉冲是MSB跳变时DAC输出端产生的电压瞬态振荡,通常表示为nV?s,等于电压-时间曲线下方的面积。

周期信号的谐波是信号基频的整数倍的正弦分量。对于数据转换器,积分非线性(INL)是实际传递函数与传递函数直线之间的偏差,消除失调误差和增益误差后,该直线为最佳拟合或传递函数端点之间的直线。

干扰失真(IMD)指的是由于电路或器件的非线性产生的原始信号中不存在的新频率分量的现象,包括谐波失真和双音失真。IMD测量时,作为将所选交调产物(IM2至IM5)的总功率与两个输入信号(f1和f2)的总功率之比。

在二进制数中,LSB为最低加权位,通常位于最右侧。对于ADC或DAC,1LSB的权重等于转换器的满幅电压范围除以2N(N为转换器的分辨率)。例如,对于12位ADC,满幅电压为2.5V时,1LSB = (2.5V/212) = 610μV。

MSB跳变发生在MSB由低电平变为高电平或由高电平变为低电平,此时其他所有数据位相应变化。例如,01111111变为10000000即为MSB跳变。MSB跳变通常引起最严重的开关噪声。

在二进制数中,MSB为最高加权位,通常位于最左侧。乘法DAC允许将交流信号施加至基准输入,通过将信号连接至基准输入并利用DAC编码缩放信号,DAC可用作数字衰减器。

当斜线上升信号施加至ADC模拟输入端时,如果ADC产生所有可能的数字编码,则该ADC无丢失编码。

奈奎斯特定理指出,ADC的采样率必须至少为信号最大带宽的两倍才能无失真地完整恢复模拟信号,该最大带宽称为奈奎斯特频率。

偏移二进制编码常用于双极性信号,负向最大值用全0表示,正向最大值用全1表示。零幅用1(MSB)后跟全0表示,这类似于标准二进制编码,常用于单极性信号。

双极性转换器失调误差的测量与单极性转换器类似,但在双极性传递函数的中间点测量零幅处的误差。

失调误差是实际传递函数与理想传递函数之间的差异,通常称为“零幅”误差,对于ADC,它发生在向模拟输入端施加零幅电压并增加,直到发生第一次跳变;对于DAC,失调误差是输入编码为全0时的模拟输出。

失调误差漂移指的是温度变化引起的失调误差变化。

过采样是指采样模拟输入的频率远高于奈奎斯特频率,该技术有效降低了噪底,提高了ADC的动态范围,进而提高了分辨率。过采样是Σ-Δ ADC的基础。

相位匹配表示施加至多通道ADC所有通道的完全相同信号的相位匹配程度,相位匹配指的是所有通道中的最大相位偏移,通常以度表示。

电源抑制比(PSRR)描述电源电压变化与满幅误差变化之间的比例,以dB表示。

量化误差定义为实际模拟输入与表示该值的数字编码之间的差异。对于ADC,采样电容电压稳定至1 LSB所需的时间小于转换器的捕获时间至关重要。

SINAD是正弦波输入或DAC恢复输出的RMS值与转换器噪声加失真的RMS值之比。RMS噪声加失真包括奈奎斯特频率以下除基波和直流失调外的所有频谱成分。SINAD通常表示为dB。

信噪比(SNR)表示给定时间点有用信号幅度与噪声幅度之比。对于由数字采样完美重构的波形,理论上最大SNR是满幅模拟输入(RMS值)与RMS量化误差(剩余误差)之比。理想情况下,理论上的最小ADC噪声仅包含量化误差,并直接由ADC的分辨率(N位)确定。

带符号二进制编码方法中,MSB表示二进制数的符号(正或负)。例如,-2的8位表示法为10000010,+2的表示法为00000010。

摆率是指DAC输出变化的最大速率,或者不会导致ADC数字输出错误的输入变化的最大速率。对于带有输出放大器的DAC,摆率通常是放大器的特性。

小信号带宽通过向ADC施加足够小的模拟输入信号来测量,其摆率不会影响ADC的性能。通过扫描输入频率,直到数字转换结果的幅值降低3dB,可以确定小信号带宽,通常受限于相关采样-保持放大器的性能。

无杂散动态范围(SFDR)是基波RMS幅值与第二大杂散成分(不包含直流失调)的RMS值之比,以相对于载波的分贝(dBc)表示。

总谐波失真(THD)测量信号的失真成分,以相对于基波的分贝(dB)表示。对于ADC,THD是所选输入信号谐波的RMS之和与基波之比,测量时仅包含奈奎斯特频率之内的谐波。

跟踪-保持也被称为“采样-保持”,是ADC的输入采样电路的基本表示形式,通常包括模拟开关和电容。开关闭合时,电路处于“跟踪”模式;开关开路时,采样电容保持输入的最后瞬态值,电路处于“保持”模式。

转换噪声指的是引起ADC输出在相邻输出编码之间切换的输入电压变化范围。当增大模拟输入电压时,触发每个编码发生跳变(编码边缘)的电压是不确定的。

二进制补码编码方法用于正数和负数编码,简化加法和减法计算。在该编码方法中,-2的8位表示法为11111110,+2的表示法为00000010。

在欠采样技术中,ADC采样率低于模拟输入频率,这会导致混叠。根据奈奎斯特定理,自然会丢失信号信息。然而,如果对输入信号进行正确滤波,以及正确选择模拟输入和采样频率,则可以将包含信号信息的混叠成分从较高频率搬移至较低频率,然后进行转换。这种方法有效地将ADC用作下变频器,将较高带宽信号搬移到ADC的有效带宽。为了该技术的成功,ADC跟踪-保持电路的带宽必须能够处理预期的最高频率信号。

对于单端模拟输入ADC,单极性信号输入范围从零幅(通常为地)至满幅(通常为基准电压);对于差分输入ADC,信号输入范围从零幅至满幅,以正输入相当于负输入测量输入范围。

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