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ADC和DAC中常見技術術語

ADC采樣率指的是頻率,采樣速率指的是周期。是以要完成ADC正常采集:

用采樣率來講就是ADC采樣率要大于ADC轉換率;

從采樣速率角度講就是采樣速率要小于轉換速率。

混疊

根據采樣定理,超過奈奎斯特頻率的輸入信号頻率為“混疊”頻率。也就是說,這些頻率被“折疊”或複制到奈奎斯特頻率附近的其它頻譜位置。為防止混疊,必須對所有有害信号進行足夠的衰減,使得ADC不對其進行數字化。欠采樣時,混疊可作為一種有利條件。

共模抑制(CMRR)

共模抑制是指器件抑制兩路輸入的共模信号的能力。共模信号可以是交流或直流信号,或者兩者的組合。共模抑制比(CMRR)是指差分信号增益與共模信号增益之比。CMRR通常以分貝(dB)為機關表示。

動态範圍

動态範圍定義為器件本底噪聲至其規定最大輸出電平之間的範圍,通常以dB表示。ADC的動态範圍為ADC能夠分辨的信号幅值範圍;如果ADC的動态範圍為60dB,則其可分辨的信号幅值為x至1000x。對于通信應用,信号強度變化範圍非常大,動态範圍非常重要。如果信号太大,則會造成ADC輸入過量程;如果信号太小,則會被淹沒在轉換器的量化噪聲中。

有效位數(ENOB)

ENOB表示一個ADC在特定輸入頻率和采樣率下的動态性能。理想ADC的誤差僅包含量化噪聲。當輸入頻率升高時,總體噪聲(尤其是失真分量)也增大,是以降低ENOB和SINAD(參見“信号與噪聲+失真比(SINAD)”)。

全功率帶寬(FPBW)

ADC工作時施加的模拟輸入信号等于或接近轉換器的規定滿幅電壓。然後将輸入頻率提高到某個頻率,使數字轉換結果的幅值降低3dB。該輸入頻率即為全功率帶寬。

偏移二進制編碼

偏移二進制是一種常用于雙極性信号的編碼方法。在偏移二進制編碼中,負向最大值(負向滿幅值)用全0 (00...000)表示,正向最大值(正向滿幅值)用全1 (11...111)表示。零幅由一個1 (MSB)後邊跟全0 (10...000)表示。該方法與标準二進制類似,後者常用于單極性信号(參見二進制編碼,單極性):

有些ADC晶片采用标準二進制,如ADI晶片 AD7124,一個24bit的ADC晶片。

有些則采用偏移二進制,如TI晶片 ASD1247,也是一個24bit的ADC晶片。

單極性方式、雙極性方式

當ADC的模拟輸入電壓隻允許為正電壓或隻允許為負電壓,即為單極性方式,轉換結果用無符号的二進制數表示。當ADC的模拟輸入電壓既可為正電壓也可為負電壓時,即為雙極性方式,轉換結果常用二進制偏移碼表示。

失調誤差(雙極性)

雙極性轉換器失調誤差的測量與單極性轉換器失調誤差的測量類似,但在雙極性傳遞函數的中間點測量零幅處的誤差(參見失調誤差單極性)。

失調誤差(單極性)

失調誤差常稱為“零幅”誤差,指在某個工作點,實際傳遞函數與理想傳遞函數的差異。對于理想資料轉換器,第一次跳變發生在零點以上0.5LSB處。對于ADC,向模拟輸入端施加零幅電壓并增加,直到發生第一次跳變;對于DAC,失調誤差為輸入編碼為全0時的模拟輸出。

過采樣

對于ADC,如果采樣模拟輸入的頻率遠遠高于奈奎斯特頻率,則稱為過采樣。過采樣有效降低了噪底,是以提高ADC的動态範圍。提高動态範圍又進而提高了分辨率。過采樣是Σ-Δ ADC的基礎。

信噪比(SNR)

信噪比(SNR)是給定時間點有用信号幅度與噪聲幅度之比,該值越大越好。

小信号帶寬(SSBW)

為測量小信号帶寬,向ADC施加一個幅值足夠小的模拟輸入信号,其擺率不會限制ADC的性能。然後,掃描輸入頻率,直到數字轉換結果的幅值降低3dB。小信号帶寬往往受限于相關采樣-保持放大器的性能。

最低有效位 Least Significant Bit(LSB)

最低有效位指二進制中權最小的位。在n位二進制中,1LSB對應的模拟輸入量是滿度範圍(通常為參考電壓VREF)的1/2^n,也就是量化機關。在某些場合常把1LSB的模拟輸入量簡稱1LSB。

分辨率 Resolution

分辨率指模數轉換器在轉換中所能分辨的最小量,習慣上用轉換結果的位數表示。例如,稱12位ADC具有12分辨率。分辨率有時也用最低有效位LSB的步長表示,例如,把12位ADC的分辨率說成1/2^12或1/4096。

量化誤差 Quantizing error

量化誤差是模拟輸入量在量化取整過程中所引起的誤差,又稱量化不确定度。量化誤差是模數轉換器固有的,其大小于分辨率直接相關,通常為正負1/2LSB或正負1LSB模拟輸入量。

量化噪聲 Quantization noise

當模數轉換器輸入一個線性增長的模拟電壓時,其輸出的數字量是一個逐漸增長的階梯。如果用一個理想的數模轉換器(DAC)把輸出的數字量恢複成模拟電壓,這個模拟電壓與ADC的模拟輸入電壓之間存在誤差電壓,該誤差電壓有效值即為量化噪聲。

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