追求完美：數(shù)模轉(zhuǎn)換（DAC）器件與理想模型的差異

　　產(chǎn)品說明書的用途通常就是說明器件與理想模型的差異。例如，如果半導(dǎo)體供應(yīng)商能夠設(shè)計(jì)并制造出完美的、理想運(yùn)算放大器，我們就不需要運(yùn)算放大器產(chǎn)品說明書了，因?yàn)槊總€(gè)人都知道它們的特定屬性(無限開環(huán)增益、無限輸入阻抗等)。問題是沒有這么簡單。

　　首先簡單介紹一下理想數(shù)模轉(zhuǎn)換器 (DAC) 的屬性，然后再深入討論更為復(fù)雜的規(guī)范。下圖是理想 DAC 的傳遞函數(shù)，重點(diǎn)列出了我們將要討論的參數(shù)。

　　無論是 DAC 還是模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC)，任何數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的最基本屬性都是其分辨率。對(duì)于 DAC 來說，分辨率描述了可用來代表模擬輸出信號(hào)的數(shù)字域位數(shù)。我們可通過分辨率計(jì)算代碼數(shù)量或者可寫入轉(zhuǎn)換器的可能輸入總數(shù)。

　　應(yīng)用于數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的內(nèi)部或外部參考電壓非常重要。任何轉(zhuǎn)換器的良好性能都等同于其參考值，因?yàn)槿魏卧肼暬騾⒖计贫紩?huì)在輸出端體現(xiàn)。我們將在以后的博客文章中介紹參考考慮事項(xiàng)，了解有關(guān)該主題的更多信息。

　　對(duì)于 DAC 來說，參考電壓可設(shè)定輸出范圍和代碼間的步長。通常將代碼間輸出步長描述為“最低有效位加權(quán)”或LSB加權(quán)。我們可利用代碼數(shù)量和參考電壓計(jì)算出如下所示的LSB加權(quán)。在理想DAC中，每個(gè)代碼間轉(zhuǎn)換的間隔都是 1 LSB。

　　這里需要一點(diǎn)技巧，但如果是 n 位，我們實(shí)際可計(jì)數(shù)到的最高數(shù)是 2n– 1。如果您覺得不好理解，可以考慮 2 位實(shí)例。我們可利用 2 位計(jì)數(shù) 0、1、2 和 3，但沒有 4 (24)。這種數(shù)字規(guī)律符合大多數(shù) DAC 的內(nèi)部模擬結(jié)構(gòu)，我們將在后續(xù)文章中重點(diǎn)討論?，F(xiàn)在，完全可通過以下公式計(jì)算 DAC 的滿量程輸出范圍。

　　最后，我們可定義理想 DAC 的傳遞函數(shù)：

　　下面是需要牢記的理想 DAC 的重要屬性：

　　由參考輸入設(shè)定近軌至軌輸出，切記滿量程輸出應(yīng)為 Vref - 1 LSB;

　　任何兩個(gè)順序碼的間隔均正好為 1 LSB;

　　無丟失碼，完全單調(diào);

　　代碼間的瞬間轉(zhuǎn)換

　　我將在下篇博客文章中討論用于描述線性度的靜態(tài)規(guī)范，說明實(shí)際 DAC 與理想 DAC 的差距。