12.2. Характеристики цап.
ЦАП находятся в начале аналогового тракта любой системы, поэтому параметры ЦАП во многом определяют параметры всей системы в целом. Далее перечислены наиболее важные характеристики ЦАП.
Точность
абсолютная
– разность между имеющимся на выходе
аналоговым сигналом и выходным сигналом,
который ожидают получить при подаче на
вход преобразователя данного цифрового
кода. Источниками ошибок являются
погрешность коэффициента передачи,
погрешность смещения нуля, нелинейность
и шум. Погрешность обычно взаимосвязана
с разрешающей способностью, т.е. она
всегда меньше 1/2 МР полной шкалы (ПШ).
Точность
относительная
– отклонение аналогового напряжения,
соответствующего данному коду (отнесённого
к полному интервалу аналоговых значений
характеристик передачи прибора) от его
теоретического значения (отнесённого
к тому же интервалу) после калибровки
интервала полной шкалы. Единицами
измерения являются проценты. Относительную
погрешность можно интерпретировать
как меру нелинейности. Коэффициент
передачи
– аналоговый масштабный коэффициент,
обеспечивающий нормальное соотношение
преобразования. Младший
разряд (МР)
– разряд, обозначающий наименьшее
значение или вес. Его аналоговый вес
относительно ПШ составляет 2-n
, где n
– количество двоичных цифр. Характеризует
наименьшее значение аналогового сигнала,
которое можно получить на выходе
n-разрядного
преобразователя. Старший
разряд (СР)
– разряд, соответствующий наибольшему
значению или весу. Его аналоговый вес
относительно интервала ПШ ЦАП составляет
1/2. Разрядность
— количество различных уровней выходного
сигнала, которые ЦАП может воспроизвести.
Обычно задается в битах;
количество бит есть log
по
основанию 2 от количества уровней.
Разрядность тесно связана с эффективной
разрядностью,
которая показывает реальное разрешение,
достижимое на данном ЦАП. Время
установления
– время, требуемое для того, чтобы в
ответ на заданное изменение цифрового
сигнала выходной сигнал ЦАП достигал
определённого значения, отличающегося
от окончательного на некоторую величину
(обычно
МР). Время
переключения
– время, требуемое для изменения
состояния переключателей (время задержки
+ время нарастания сигнала от 10 до 90 %).
Максимальная
частота
дискретизации
— максимальная частота, на которой ЦАП
может работать, выдавая на выходе
корректный результат. Монотонность
— свойство ЦАП увеличивать аналоговый
выходной сигнал при увеличении входного
кода. Динамический
диапазон
— соотношение наибольшего и наименьшего
сигналов, которые может воспроизвести
ЦАП, выражается в децибелах.
Данный параметр связан с разрядностью
и шумовым
порогом.
Статические характеристики: DNL (дифференциальная нелинейность) - характеризует, насколько приращение аналогового сигнала, полученное при увеличении кода на 1 младший значащий разряд (МР), отличается от правильного значения; INL (интегральная нелинейность) - характеризует, насколько передаточная характеристика ЦАП отличается от идеальной. Идеальная характеристика строго линейна; INL показывает, насколько напряжение на выходе ЦАП при заданном коде отстоит от линейной характеристики.
Частотные характеристики: SNDR (отношение сигнал/шум+искажения) – характеризует в децибелах отношение мощности выходного сигнала к суммарной мощности шума и гармонических искажений; HDi (коэффициент i-й гармоники) - характеризует отношение i-й гармоники к основной гармонике; HD (коэффициент гармонических искажений) - отношение суммарной мощности всех гармоник (кроме первой) к мощности первой гармоники.
12.3.
Формула
для расчета выходного напряжения на
ОУ, работающем в режиме инвертора, имеем:
Подставим в это выражение условие,
получим:
