掌握数据转换器的一些关键指标及其影响些因素

ti为即将到来的省赛发布的备赛器件清单上,除了前面的mcu,就是数据转换器件:
ads8361:16 位 500 ksps 双路 adc,4 通道,串行输出
ads8329:2.7v 至 5.5v 16 位 1msps 串行模数转换器 (adc)
dac8550:16 位超低毛刺脉冲电压输出 dac
tlv5616:可编程稳定时间与功耗关系得到优化的 12 位、单通道、低功耗电压输出 dac
tpl0401a:具有 i2c 接口(地址 0101110)的 128 抽头单通道数字电位器
如果你有一颗带adc的mcu,这些器件其实是不需要准备的。
看指标和功能框图,前面的两款adc- ads8361、ads8329本质上是一种 - 基于sar的16位精度的串行adc,一个是双通道,一个是单通道而已。同mcu或fpga的连接端口都是串行的,时序有点差异,但这不是什么大问题。500ksps/1msps对于采集100khz以内的模拟信号没有问题。
3款dac- dac8550和tlv5616是两款串行输入端口控制的dac,tpl0401a本质上也是一个dac。dac的作用是将数字量转化为模拟电压,速度较低的串行dac用处最多的地方就是来控制个vca(压控放大器,后面的5款可变增益放大器中有两款就是用直流电压控制的)、做个直流偏移、做个可调的电压源、电流源。基于精准固定的参考基准电压或电流,就可以将输入的数字量转换为精准的模拟电压值,如果让基准电压发生变化(dac8550和tlv5616),比如用一个正弦波做为基准,就可以起到调制的作用,这是一种灵活应用。
在器件清单上没有提到高速的adc和dac,因此制作高速的数据采集以及高速的dds这类的题目也就不太可能出现了,ti有非常多的高速数据转换器,避开这些高速题目的原因可能是尽量不使用fpga吧,也许这两年的芯片供应问题也是一个原因。
如果你手头没有这些器件,其实可以有变通的办法 - 当今的mcu(对ti的不熟)adc应该是标配,一般都能达到12位以上的分辨率,片内adc用起来更方便,毕竟不需要再重新画板,数据的读取也特别简单。mcu里没有dac咋办?用pwm即可,只要你外围的lpf电路和参数选择的合适,实现题目中需要用dac来实现的功能肯定是没有问题的。
无论是使用标准的adc、dac芯片,还是使用mcu内部的adc、通过pwm实现dac的功能,要用好它们最重要的是要掌握数据转换器的一些关键指标,以及影响这些指标的一些因素。
adc的作用
adc的量化过程(3位为例)
adc的取样过程
频域指标
转换误差来源 - 有限的分辨率和转换间隔
再借用ti公司的模拟工程师口袋参考指南里面的一些图来直观地看一下:
先看一下adc的位数与转换的模拟电压之间的关系:
adc的定义及传输函数
再看看lsb电压与分辨率和基准电压之间的关系
以dbc为单位的总谐波失真
与a/d转换器相关的rc电路的建立时间
指定时间后实现的转换精度
建立至特定转换精度需要的时间
再看一下dac:
dac的定义和转换函数
偏移误差
增益误差
零码误差
双极零码误差
full-scale误差
差分非线性
积分非线性
原文标题:模拟电路学习 - 数模/模数转换器的一些图表指标
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