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AD/DA的分类与方针

2017-10-31 09:48分类:电子元器件 阅读:

 

1. AD改换器的分类
下面扼要介绍常用的几种类型的根柢原理及特征:积分型、逐次迫临型、并行比照型/串并行型、Σ-Δ调制型、电容阵列逐次比照型及压频改换型。

1)积分型(如TLC7135)

积分型AD作业原理是将输入电压改换成时刻(脉冲宽度信号)或频率(脉冲频率),然后由守时器/计数器取得数字值。其利益是用简略电路就能取得高分辩率,但缺陷是因为改换精度依托于积分时刻,因而改换速率极低。前期的单片AD改换器大多选用积分型,如今逐次比照型已逐渐变成干流。

2)逐次比照型(如TLC0831)

逐次比照型AD由一个比照器和DA改换器经过逐次比照逻辑构成,从MSB开端,次第地对每一位将输入电压与内置DA改换器输出进行比照,经n次比照而输出数字值。其电路方案归于中等。其利益是速度较高、功耗低,在低分辩率(<12位)时报价廉价,但高精度(>12位)时报价很高。

3)并行比照型/串并行比照型(如TLC55十)

并行比照型AD选用多个比照器,仅作一次比照而施行改换,又称FLash(活络)型。因为改换速率极高,n位的改换需求2n-1个比照器,因而电路方案也极大,报价也高,只适用于视频AD改换器等速度分外高的范畴。
串并行比照型AD构造上介于并行型和逐次比照型之间,最典型的是由2个n/2位的并行型AD改换器协作DA改换器构成,用两次比照施行改换,所以称为Half flash(半活络)型。还有分红三步或多步完毕AD改换的叫做分级(Multistep/Subrangling)型AD,而从改换时序视点又可称为流水线(Pipelined)型AD,现代的分级型AD中还参加了对屡次改换作用作数字运算而批改特性等功用。这类AD速度比逐次比照型高,电路方案比并行型小。

4)Σ-Δ(Sigma?/FONT>delta)调制型(如AD7705)

Σ-Δ型AD由积分器、比照器、1位DA改换器和数字滤波器等构成。原理上近似于积分型,将输入电压改换成时刻(脉冲宽度)信号,用数字滤波器处理后得到数字值。电路的数字有些根柢上简略单片化,因而简略做到高分辩率。首要用于音频和丈量。

5)电容阵列逐次比照型

电容阵列逐次比照型AD在内置DA改换器中选用电容矩阵办法,也可称为电荷再分配型。通常的电阻阵列DA改换器中大都电阻的值有必要一同,在单芯片上生成高精度的电阻并不简略。假定用电容阵列替代电阻阵列,能够用贱价本钱制成高精度单片AD改换器。近期的逐次比照型AD改换器大多为电容阵列式的。

6)压频改换型(如AD650)

压频改换型(Voltage-Frequency Converter)是经过直接改换办法完毕模数改换的。其原理是首要将输入的仿照信号改换成频率,然后用计数器将频率改换成数字量。从理论上讲这种AD的分辩率简直能够无限添加,只需采样的时刻能够满意输出频率分辩率恳求的累积脉冲个数的宽度。其利益是分辩率高、功耗低、报价低,可是需求外部计数电路一同完毕AD改换。

2. AD改换器的首要技能方针

1)分辩率(Resolution) 指数字量改动一个最小量时仿照信号的改动量,界说为满刻度与2n的比值。分辩率又称精度,通常以数字信号的位数来标明。

2)改换速率(Conversion Rate)是指完毕一次从仿照改换到数字的AD改换所需的时刻的倒数。积分型AD的改换时刻是毫秒级属低速AD,逐次比照型AD是微秒级属中速AD,全并行/串并行型AD可抵达纳秒级。采样时刻则是别的一个概念,是指两次改换的距离。为了确保改换的精确完毕,采样速率(Sample Rate)有必要小于或等于改换速率。因而有人习气大将改换速率在数值上对等于采样速率也是能够承受的。常用单位是ksps和Msps,标明每秒采样千/百万次(kilo / Million Samples per Second)。

3)量化差错(Quantizing Error) 因为AD的有限分辩率而致使的差错,即有限分辩率AD的阶梯状搬运特性曲线与无限分辩率AD(志向AD)的搬运特性曲线(直线)之间的最大差错。通常是1 个或半个最小数字量的仿照改动量,标明为1LSB、1/2LSB。

4)偏移差错(Offset Error) 输入信号为零时输出信号不为零的值,可外接电位器调至最小。

5)满刻度差错(Full Scale Error) 满度输出时对应的输入信号与志向输入信号值之差。

6)线性度(Linearity) 实习改换器的搬运函数与志向直线的最大偏移,不包含以上三种差错。

别的方针还有:必定精度(Absolute Accuracy) ,相对精度(Relative Accuracy),微分非线性,单调性和无错码,总谐波失真(Total Harmonic Distotortion缩写THD)和积分非线性。

3. DA改换器

DA改换器的内部电路构成无太大区别,通常按输出是电流仍是电压、能否作乘法运算等进行分类。大大都DA改换器由电阻阵列和n个电流开关(或电压开关)构成。按数字输入值切换开关,发作份额于输入的电流(或电压)。此外,也有为了改进精度而把恒流源放入器材内部的。通常说来,因为电流开关的切换差错小,大多选用电流开关型电路,电流开关型电路假定直接输出世成的电流,则为电流输出型DA改换器,假定经电流椀缪棺 缓笫涑觯 蛭 缪故涑鲂?/FONT>DA改换器。此外,电压开关型电路为直接输出电压型DA改换器。

1)电压输出型(如TLC5620)

电压输出型DA改换器虽有直接从电阻阵列输出电压的,但通常选用内置输出拓宽器以低阻抗输出。直接输出电压的器材仅用于高阻抗负载,因为无输出拓宽器有些的推延,故常作为高速DA改换器运用。

2)电流输出型(如THS5661A)

电流输出型DA改换器很少直接运用电流输出,大多外接电流—电压改换电路得到电压输出,后者有两种办法:一是只在输出引脚上接负载电阻而进行电流—电压改换,二是外接运算拓宽器。用负载电阻进行电流—电压改换的办法,虽可在电流输出引脚上呈现电压,但有必要在规矩的输出电压方案内运用,并且因为输出阻抗高,所以通常外接运算拓宽器运用。此外,大有些CMOS DA改换器当输出电压不为零时不能精确动作,所以有必要外接运算拓宽器。当外接运算拓宽器进行电流电压改换时,则电路构成根柢上与内置拓宽器的电压输出型一样,这时因为在DA改换器的电流树立时刻上参加了达算放入器的推延,使照应变慢。此外,这种电路中运算拓宽器因输出引脚的内部电容而简略起振,有时有必要作相位抵偿。

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