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ADC/DAC設計經典問答(下)
美國國家半導體公司
摘要: 本文為ADC/DAC設計經典問答。主要介紹了轉換時間、電源抑制比、信噪比、直流共模誤差、偏置誤差等基礎知識。
關鍵詞: 數據轉換 ADC DAC NS
Abstract:
Key words :

1. 什么是轉換時間?

 轉換時間是指模數轉換器完全一個轉換所需的時間。轉換時間不包括采樣時間,多路復用器設置時間,或完成一個轉換周期的其他部分,轉換時間可能少于吞吐量時間。

 2. 什么是電源抑制比(PSRR) ?

 電源抑制比(Power Supply Rejection Ratio),可分為兩種規格。直流電源抑制比(DC PSRR )是特定參數的變化量(例如,滿量程誤差)和一個電源電壓指定變化量的比值。交流電源抑制比(AC PSRR)是衡量一個電源上疊加的特定頻率和振幅的信號,這個信號在輸出上的輸出振幅,和它在電源引腳上的振幅的比值。電源抑制比(PSRR)通常用分貝表示。

 3. 什么是遺漏碼?

遺漏碼,是那些輸出碼被忽略的,或將永遠不會出現在模數轉換器輸出的。這些碼不能通過任何輸入值。

4. 什么是吞吐量率?

吞吐率是模數轉換器最高的連續轉換率。

5. 什么是信噪比(SNR)?

信噪比(SNR)是一個比率 ,用分貝(dB)表示,出現在輸出的輸入信號的有效值和所有其他頻譜成分(低于采樣頻率的一半,除諧波分量和直流分量外)總和的有效值的比率。信噪比 (SNR)是信號電平的有效值與各種噪聲(包括量化噪聲、熱噪聲、白噪聲等)有效值之比的分貝數。其中信號是指基波分量的有效值,噪聲指奈奎斯特頻率以下的全部非基波分量的有效值(除諧波分量和直流分量外)。

6. 什么是吞吐時間?

吞吐時間是指轉換器完成一次轉換所花的時間。吞吐時間包括任何多路復用器的建立時間,采樣時間,轉換時間,輸出顯示時間。

7. 什么是直流共模誤差?

直流共模誤差(DC Common-Mode Error)是用于模數轉換器的差分輸入的一個規格。當兩個輸入上的模擬電壓被改變相同的值時,發生輸出代碼的變化量。它通常用LSBs表示。

8. 什么是偏置誤差?

ADC的偏置誤差定義為使最低位被置成“1”狀態時ADC的輸人電壓,與理論上使最低位被置成“1”狀態時的輸人電壓之差。

9. 印制電路板的電源地是否應作為數字和模擬的共同地?

是的,他們應該是一樣的。但是重要的是,要慎重給所有電源和信號布線以使地電流與電源和信號分開。

10. 印制電路板的多個地層應該如何被連接?

不推薦使用多個地層。最好是用單個、統一的地層。請參閱存檔在線研討會,標題為 http://www.national.com/AU/design/0,4706,0_15_,00.html “在混合信號和數字系統中控制噪聲和輻射”。

11. 在印制電路板上沒有電源層會有什么影響?

沒有電源層降低了電源和地之間的耦合電容。這是這種辦法的缺點。不過您仍可以為電源線使用大區域(極其寬的銅箔走線) ,但是如果要盡量最小化噪聲,重要的一點就是讓電路板上的模擬和數字電流在他們各自的區域里,這就是為什么我們建議電源走線,而不是電源層。

12. 在設計一個印制電路板時,把地層和電源層分開好嗎?

如果你非常細心,把地層和電源層分開也是能夠工作的。在不合適的地上布一個信號線,可引起噪音和電磁干擾問題。其中一個問題是,任何特定的路線可能有數字和模擬電流混合連接在一起。

13. 對于低頻設計(低于1兆赫),印制電路板上的單個地層是否有優勢?

答案是肯定的,單個地層有助于最大限度地減少電磁干擾的問題,而且對于低頻用分割的地層,是比較容易做布局的。然而,使用單個地層要仔細注意電流流動,從而使你得到極好的性能效果,而最大限度地減少電磁干擾。

14. 當設計一個多層印制電路板時,對于和模擬電路相關的電源層和地層,一個好的放置順序是怎樣的?

對于四層板,好的順序是信號走線在頂層和底層,地層在第二層(或第三層),電源布線(有時是其他布線)在第三層(或第二層)。對于六層板,第一層至第六層將按這個順序:信號、地、電源(或信號)、信號(或電源),地、信號。

15. 許多模數轉換器有一個大的輸入尖峰信號。當試圖用一個大的電容器去慮除它時,卻得不到期望的轉換結果。這是為什么呢?

當今大多數的模數轉換器是采樣輸入的,當模數轉換器在采樣模式時,開關接通給一個輸入電容器充電。在保持模式下,輸入開關斷開,這個輸入電容器向 內部的保持電容器轉移電荷。當輸入開關再次閉合時,輸入電容器上的電荷已不是開關斷開之前的值了,所以輸入電流脈沖需要重新給那個輸入電容器充電。結果在 模數轉換器的輸入上就看到一個電壓脈沖。不要試圖完全過濾掉這個看作電流平均值的脈沖,否則可能因提供一個不準確的采樣電壓而有錯誤的轉換結果。

16. "ppm"代表什么意思?我怎樣才能把它轉換成那些我們所熟悉的單位?

PPM是指"百萬分之",或1/1,000,000,或 0.000001。它也等于0.0001%。 1ppm等價于1V分之1uV 。

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