Материалы по всему курсу схемотехники (необработанное) (1.4.5.1.5 Параметры ЦАП)

Посмотреть архив целиком

Параметры ЦАП

    При последовательном возрастании значений входного цифрового сигнала D(t) от 0 до 2N-1 через единицу младшего разряда (ЕМР) выходной сигнал Uвых(t) образует ступенчатую кривую. Такую зависимость называют обычно характеристикой преобразования ЦАП. В отсутствие аппаратных погрешностей средние точки ступенек расположены на идеальной прямой 1 (рис. 22), которой соответствует идеальная характеристика преобразования. Реальная характеристика преобразования может существенно отличаться от идеальной размерами и формой ступенек, а также расположением на плоскости координат. Для количественного описания этих различий существует целый ряд параметров.

Статические параметры

    Разрешающая способность - приращение Uвых при преобразовании смежных значений Dj, т.е. отличающихся на ЕМР. Это приращение является шагом квантования. Для двоичных кодов преобразования номинальное значение шага квантования h=Uпш/(2N-1), где Uпш - номинальное максимальное выходное напряжение ЦАП (напряжение полной шкалы), N - разрядность ЦАП. Чем больше разрядность преобразователя, тем выше его разрешающая способность.

    Погрешность полной шкалы - относительная разность между реальным и идеальным значениями предела шкалы преобразования при отсутствии смещения нуля.

    Является мультипликативной составляющей полной погрешности. Иногда указывается соответствующим числом ЕМР.

    Погрешность смещения нуля - значение Uвых, когда входной код ЦАП равен нулю. Является аддитивной составляющей полной погрешности. Обычно указывается в милливольтах или в процентах от полной шкалы:

    Нелинейность - максимальное отклонение реальной характеристики преобразования Uвых(D) от оптимальной (линия 2 на рис. 22). Оптимальная характеристика находится эмпирически так, чтобы минимизировать значение погрешности нелинейности. Нелинейность обычно определяется в относительных единицах, но в справочных данных приводится также и в ЕМР. Для характеристики, приведенной на рис. 22.

    Дифференциальная нелинейность - максимальное изменение (с учетом знака) отклонения реальной характеристики преобразования Uвых(D) от оптимальной при переходе от одного значения входного кода к другому смежному значению. Обычно определяется в относительных единицах или в ЕМР. Для характеристики, приведенной на рис. 22,

    Монотонность характеристики преобразования - возрастание (уменьшение) выходного напряжения ЦАП Uвых при возрастании (уменьшении) входного кода D. Если дифференциальная нелинейность больше относительного шага квантования h/Uпш, то характеристика преобразователя немонотонна.

    Температурная нестабильность ЦА-преобразователя характеризуется температурными коэффициентами погрешности полной шкалы и погрешности смещения нуля.

    Погрешности полной шкалы и смещения нуля могут быть устранены калибровкой (подстройкой). Погрешности нелинейности простыми средствами устранить нельзя.

Динамические параметры

    Динамические параметры ЦАП определяются по изменению выходного сигнала при скачкообразном изменении входного кода, обычно от величины "все нули" до "все единицы" (рис. 23).

    Время установления - интервал времени от момента изменения входного кода (на рис. 23 t=0) до момента, когда в последний раз выполняется равенство

|Uвых-Uпш|=d/2,

    Скорость нарастания - максимальная скорость изменения Uвых(t) во время переходного процесса. Определяется как отношение приращения DUвых ко времени t, за которое произошло это приращение. Обычно указывается в технических характеристиках ЦАП с выходным сигналом в виде напряжения. У ЦАП с токовым выходом этот параметр в большой степени зависит от типа выходного ОУ.

    Для перемножающих ЦАП с выходом в виде напряжения часто указываются частота единичного усиления и мощностная полоса пропускания, которые в основном определяются свойствами выходного усилителя.

Шумы ЦАП

    Шум на выходе ЦАП может появляться по различным причинам, вызываемым физическими процессами, происходящими в полупроводниковых устройствах. Для оценки качества ЦАП с высокой разрешающей способностью принято использовать понятие среднеквадратического значения шума. Измеряются обычно в нВ/(Гц)1/2 в заданной полосе частот.

    Выбросы (импульсные помехи) - крутые короткие всплески или провалы в выходном напряжении, возникающие во время смены значений выходного кода за счет несинхронности размыкания и замыкания аналоговых ключей в разных разрядах ЦАП. Например, если при переходе от значения кода 011...111 к значению 100...000 ключ самого старшего разряда ЦА-преобразователя с суммированием весовых токов откроется позже, чем закроются ключи младших разрядов, то на выходе ЦАП некоторое время будет существовать сигнал, соответствующий коду 000...000.

    Выбросы характерны для быстродействующих ЦАП, где сведены к минимуму емкости, которые могли бы их сгладить. Радикальным способом подавления выбросов является использование устройств выборки-хранения. Выбросы оцениваются по их площади (в пВ*с).

    В табл. 2 приведены важнейшие характеристики некоторых типов цифро-аналоговых преобразователей.

Таблица 2

Наимено-вание ЦАП

Разряд-ность, бит

Число кана-лов

Тип вы-хода

Время установ., мкс

Интер-фейс

Внутрен-ний ИОН

Напряж. питания, В

Мощность потр. мВт

Примечание

ЦАП широкого применения

572ПА1

10

1

I

5

-

Нет

5; 15

30

На МОП-ключах, перемножающий

МАХ504

10

1

U

25

Посл.

Есть

5 или +/-5

2

На МОП-ключах, с инверсной резистивной матрицей

594ПА1

12

1

I

3,5

-

Нет

+5, -15

600

На токовых ключах

МАХ527

12

4

U

3

Парал.

Нет

+/-5

110

Загрузка входных слов по 8-ми выводной шине

DAC8512

12

1

U

16

Посл.

Есть

5

5

 

AD7841

14

8

U

20

Парал.

Нет

5; +/-15

420

На МОП-ключах, с инверсной резистивной матрицей

AD8600

8

16

U

2

Парал.

Нет

5 или +/-5

120

На МОП-ключах, с инверсной резистивной матрицей

AD8403

8

4

-

2

Посл.

Нет

5

0,028

Цифровой потенциометр

Микромощные ЦАП

МАХ515

10

1

U

25

Посл.

Нет

5

0,7

Перемножающий, в 8-ми выводном корпусе

МАХ530

12

1

U

25

Парал.

Есть

5 или +/-5

0,75

Перемножающий, потребление - 0,2 мВт в экономичном режиме

МАХ550В

8

1

U

4

Посл.

Нет

2,5:5

0,2

Потребление 5 мкВт в экономичном режиме

AD7390

12

1

U

60

Посл.

Нет

2,7:5

0,5

Перемножающий, SPI-совместимый интерфейс

AD7943

12

1

I

0,6

Посл.

Нет

5

0,025

Перемножающий

AD5321

12

1

U

10

Посл.

Нет

5 или 3

0,75 (5 ч)
0,36 (3 ч)

6-ти выводной корпус, потребление 0,15 мкВт в экономичном режиме. I2C-совместимый интерфейс

Прецизионные ЦАП

AD7846

16

1

U

9

Парал.

Нет

+/-15

100

Интегральная нелинейность <= 2 ЕМР

AD7244

14

2

U

4

Посл.

Есть

+5

200

Интегральная нелинейность <= 2 ЕМР

AD760

18

1

U

13

Посл./ Парал.

Есть

+5,+/-15

700

Интегральная нелинейность <= 1 ЕМР

МАХ541

16

1

U

1

Посл.

Нет

5

1,5

Интегральная нелинейность <= 1 ЕМР. 8-ми выв. корпус. Самокалибровка

LTC1650

16

1

U

4

Посл.

Нет

+/-5

50

Перемножающий

Быстродействующие ЦАП

AD9720

10

1

I

4,5 нс

Парал.

Есть

-5,2

1100

Площадь выбросов <= 1,5 пВс

МАХ555

12

1

U

0,5 нс (0,024%)

Парал.

Нет

-5,2

980

Перемножающий. Площадь выбросов <= 5,6 пВс. Rвых=50 Ом

AD9774

14

1

I

35

Парал.

Есть

5

1125

Площадь выбросов <= 5 пВс

AD768

16

1

I

25 нс

Парал.

Есть

+/- 5

460

Интегральная нелинейность <= 4 ЕМР

1118ПА3

8

1

I

10 нс

-

Есть

5, -5,2

500

По входам совместим с ЭСЛ



Случайные файлы

Файл
3233.rtf
150893.rtf
10490.rtf
169391.rtf
karfagen.doc




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.