視頻速度模數(shù)轉(zhuǎn)換器(video-speed AD converter)是指針對視頻速度將模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號的電子元件。通常的模數(shù)轉(zhuǎn)換器是將一個輸入電壓信號轉(zhuǎn)換為一個輸出的數(shù)字信號。由于數(shù)字信號本身不具有實(shí)際意義,**表示一個相對大小。故任何一個模數(shù)轉(zhuǎn)換器都需要一個參考模擬量作為轉(zhuǎn)換的標(biāo)準(zhǔn),比較常見的參考標(biāo)準(zhǔn)為比較大的可轉(zhuǎn)換信號大小。而輸出的數(shù)字量則表示輸入信號相對于參考信號的大小。真實(shí)的世界是模擬的世界,隨著集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)和制造工藝的進(jìn)步,信號的處理越來越多的以數(shù)字信號的方式進(jìn)行,數(shù)字電路處理信號的速度越來越快,精度也越來越高,模數(shù)轉(zhuǎn)換器(Analog Digital Converter)和數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DigitalAnalog Converter)是連接模擬世界和數(shù)字世界的橋梁,數(shù)字電路處理速度和精度的日益提高對轉(zhuǎn)換器的要求也越來越高。DAC主要由數(shù)字寄存器、模擬電子開關(guān)、位權(quán)網(wǎng)絡(luò)、求和運(yùn)算放大器和基準(zhǔn)電壓源(或恒流源)組成。崇明區(qū)本地?cái)?shù)模轉(zhuǎn)換器銷售廠

N比特電阻分壓型DAC需要2N個電阻,電流舵DAC則需要2N-1個電流單元。電阻分壓型數(shù)模轉(zhuǎn)換器利用電阻對基準(zhǔn)電壓VREF分壓產(chǎn)生1LSB的電壓,I LSB=VREF/2N,電流舵DAC由單位電流IO流過電阻負(fù)載RL產(chǎn)生的壓降IO*RL產(chǎn)生1LSB的電壓,所以電流舵DAC中的IO和位數(shù)以及RL的大小決定了VouT的幅度,VouT=(2N- I ) *RL*IO 。很明顯,圖5的兩種數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出電壓特性均為單調(diào)性的。兩種數(shù)模轉(zhuǎn)換器的微分非線性誤差(DNL)均由單個器件的精度所決定,所以DNL會比較小,假設(shè)單元電流IO的標(biāo)準(zhǔn)偏差(Standard Deviation)為σ(I),則DNL大小為σ(I)/IO,而INL和流到RL上的單元電流個數(shù)n有關(guān),INL大小為n1/2* σ(I)/IO黃浦區(qū)智能數(shù)模轉(zhuǎn)換器生產(chǎn)企業(yè)在轉(zhuǎn)換器電路設(shè)計(jì)中,一般要求非線性誤差不大于±1/2LSB。

將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的電路,稱為模數(shù)轉(zhuǎn)換器(簡稱A/D轉(zhuǎn)換器或ADC,Analog to Digital Converter);將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號的電路稱為數(shù)模轉(zhuǎn)換器(簡稱D/A轉(zhuǎn)換器或DAC,Digital to Analog Converter);A/D轉(zhuǎn)換器和D/A轉(zhuǎn)換器已成為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中不可缺少的接口電路。為確保系統(tǒng)處理結(jié)果的精確度,A/D轉(zhuǎn)換器和D/A轉(zhuǎn)換器必須具有足夠的轉(zhuǎn)換精度;如果要實(shí)現(xiàn)快速變化信號的實(shí)時(shí)控制與檢測,A/D與D/A轉(zhuǎn)換器還要求具有較高的轉(zhuǎn)換速度。轉(zhuǎn)換精度與轉(zhuǎn)換速度是衡量A/D與D/A轉(zhuǎn)換器的重要技術(shù)指標(biāo)。 隨著集成技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)已研制和生產(chǎn)出許多單片的和混合集成型的A/D和D/A轉(zhuǎn)換器,它們具有愈來愈先進(jìn)的技術(shù)指標(biāo)。本章將介紹幾種常用A/D與D/A轉(zhuǎn)換器的電路結(jié)構(gòu)、工作原理及其應(yīng)用。
一些早期的轉(zhuǎn)換器的響應(yīng)類型呈對數(shù)關(guān)系,由此來執(zhí)行A-law算法或μ-law算法編碼。誤差模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的誤差有若干種來源。量化錯誤和非線性誤差(假設(shè)這個模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器標(biāo)稱具有線性特征)是任何模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換中都存在的內(nèi)在誤差。也有一種被稱作孔徑錯誤(aperture error),它是由于時(shí)鐘的不良振蕩,且常常在對時(shí)域信號數(shù)字化的過程中出現(xiàn)。這種誤差用一個稱為“比較低有效位”的參數(shù)來衡量。采樣率模擬信號在時(shí)域上是連續(xù)的,因此可以將它轉(zhuǎn)換為時(shí)間上連續(xù)的一系列數(shù)字信號。這樣就要求定義一個參數(shù)來表示新的數(shù)字信號采樣自模擬信號速率。這個速率稱為轉(zhuǎn)換器的采樣率或采樣頻率。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。

采樣是指用每隔一定時(shí)間的信號樣值序列來代替原來在時(shí)間上連續(xù)的信號,也就是在時(shí)間上將模擬信號離散化 [4]。量化是用有限個幅度值近似原來連續(xù)變化的幅度值,把模擬信號的連續(xù)幅度變?yōu)橛邢迶?shù)量的有一定間隔的離散值 [4]。編碼則是按照一定的規(guī)律,把量化后的值用二進(jìn)制數(shù)字表示,然后轉(zhuǎn)換成二值或多值的數(shù)字信號流。這樣得到的數(shù)字信號可以通過電纜、微波干線、衛(wèi)星通道等數(shù)字線路傳輸 [4]。模數(shù)轉(zhuǎn)換器的種類很多,按工作原理的不同,可分成間接ADC和直接ADC [5]。要考慮的問題包括:功耗、瞬變、數(shù)據(jù)與時(shí)鐘的變形,以及對噪聲的抑制能力 [2]。崇明區(qū)本地?cái)?shù)模轉(zhuǎn)換器銷售廠
較好的D/A轉(zhuǎn)換器的工作溫度范圍在-40℃~85℃之間,較差的D/A轉(zhuǎn)換器的工作溫度范圍在0℃~70℃之間。崇明區(qū)本地?cái)?shù)模轉(zhuǎn)換器銷售廠
實(shí)際上從數(shù)學(xué)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(shí),輸出也是逐步增加的,若輸入增加,輸出卻減小,此時(shí)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(shí)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(shí)過,理想N位數(shù)模轉(zhuǎn)換器SNRMax=6.02N+1.76 dB,實(shí)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。崇明區(qū)本地?cái)?shù)模轉(zhuǎn)換器銷售廠
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DAC主要由數(shù)字寄存器、模擬電子開關(guān)、位權(quán)網(wǎng)絡(luò)、求和運(yùn)算放大器和基準(zhǔn)電壓源(或恒流源)組成。用存于數(shù)字寄存器的數(shù)字量的各位數(shù)碼,分別控制對應(yīng)位的模擬電子開關(guān),使數(shù)碼為1的位在位權(quán)網(wǎng)絡(luò)上產(chǎn)生與其位權(quán)成正比的電流值,再由運(yùn)算放大器對各電流值求和,并轉(zhuǎn)換成電壓值 [1]。根據(jù)位權(quán)網(wǎng)絡(luò)的不同,可以構(gòu)成不同類型的DAC,如權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)DAC、R–2R倒T形電阻網(wǎng)絡(luò)DAC和單值電流型網(wǎng)絡(luò)DAC等。權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)DAC的轉(zhuǎn)換精度取決于基準(zhǔn)電壓VREF,以及模擬電子開關(guān)、運(yùn)算放大器和各權(quán)電阻值的精度。它的缺點(diǎn)是各權(quán)電阻的阻值都不相同,位數(shù)多時(shí),其阻值相差甚遠(yuǎn),這給保證精度帶來很大困難,特別是對于集成電路的制作很不利...