DAC基礎(chǔ)知識(shí)：靜態(tài)技術(shù)規(guī)格

　　所有DAC之間的共性就是技術(shù)規(guī)格的定義以及說明。這篇文章將會(huì)論述靜態(tài)DAC技術(shù)規(guī)格。靜態(tài)DAC技術(shù)規(guī)格包括對(duì)DAC在DC域中所具有的特性的描述。在DC域中時(shí)，DAC的數(shù)字與模擬定時(shí)現(xiàn)象不屬于這一組技術(shù)規(guī)格。

　　圖1

　　雖然這3個(gè)DAC拓?fù)浠ゲ幌嗤鼈兊募夹g(shù)規(guī)格與電氣描述非常類似。

　　一個(gè)主要的靜態(tài)DAC技術(shù)規(guī)格就是理想轉(zhuǎn)換函數(shù)(圖2)。在對(duì)這個(gè)普通轉(zhuǎn)換函數(shù)的圖示中，可以輕松地體會(huì)和理解零代碼、偏移、滿量程以及增益的定義。一旦你理解了上述概念，差分非線性 (DNL)，積分非線性 (INL)以及單調(diào)性技術(shù)規(guī)格也就再次成為理想轉(zhuǎn)換函數(shù)的另一個(gè)導(dǎo)函數(shù)。

　　圖2

　　理想DAC轉(zhuǎn)換函數(shù)

　　圖2顯示了一個(gè)DAC是如何為數(shù)字輸入代碼的一個(gè)離散數(shù)值生成單個(gè)模擬輸出值的方式。圖中數(shù)字輸入代碼的順序是單極的，其中代碼以標(biāo)準(zhǔn)二進(jìn)制的方式增加。

　　圖2中DAC轉(zhuǎn)換函數(shù)的模擬范圍是從零至模擬輸出滿量程 (FS) 值。DAC電壓基準(zhǔn) (VREF) 建立了轉(zhuǎn)換器的最低有效位 (LSB) 或代碼寬度，并且設(shè)定了滿量程范圍 (FSR)。LSB的大小等于VREF/ 2N。

　　在圖2中，“N”等于轉(zhuǎn)換器的分辨率，而2N等于轉(zhuǎn)換器單個(gè)位的數(shù)量。DAC所具有的代碼的數(shù)量等于2N。對(duì)于3位轉(zhuǎn)換器來說，代碼數(shù)量等于23或8。這個(gè)理想轉(zhuǎn)換函數(shù)的轉(zhuǎn)換公式為VOUT = VREF x (CODE/2N)，并且滿量程輸出電壓等于VREF – 1LSB。

　　零代碼誤差

　　圖3中，DAC的零代碼誤差是最易理解的靜態(tài)技術(shù)規(guī)格。我們假定這個(gè)值是針對(duì)一個(gè)單極、單電源DAC而言的，這個(gè)DAC的完全理想最小輸出電壓為0伏。當(dāng)將數(shù)字0值載入到DAC寄存器中時(shí)，零量程誤差出現(xiàn)在DAC的模擬輸出引腳上。這個(gè)誤差是由內(nèi)部輸出放大器的輸出擺動(dòng)性能導(dǎo)致的。對(duì)于單電源DAC來說，零量程誤差始終為正值，而這個(gè)技術(shù)規(guī)格的單位為毫伏或微伏。

　　圖3

　　DAC的內(nèi)部輸出放大器因不能達(dá)到負(fù)電源軌而導(dǎo)致的零誤差運(yùn)行狀態(tài)。

　　偏移誤差

　　然而，偏移誤差是不同的。偏移誤差在整個(gè)DAC轉(zhuǎn)換曲線的大部分范圍內(nèi)存在。在圖4中，在理想轉(zhuǎn)換曲線的每一個(gè)代碼上，模擬偏移誤差都會(huì)變化。從圖中你能夠看到，在沿著x軸的垂直方向上，具有偏移誤差的轉(zhuǎn)換曲線與理想曲線的相同程度。這個(gè)技術(shù)規(guī)格的單位通常為毫伏。

　　圖4

　　偏移誤差可為正，亦可為負(fù)，但是它始終以同樣的誤差影響著每一個(gè)代碼。

　　增益誤差

　　增益誤差這個(gè)概念有些難以理解。總的來說，增益誤差描述的是理想DAC曲線斜率的變化。圖5對(duì)這個(gè)概念進(jìn)行了說明。增益誤差技術(shù)規(guī)格通常以FSR的百分比來表示，并且在消除偏移誤差之后進(jìn)行計(jì)算。

　　圖5

　　DAC的增益誤差使理想轉(zhuǎn)換函數(shù)繞著零交叉點(diǎn)旋轉(zhuǎn)。