视频速度模数转换器( 二 ) _生活百科

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2.增益误差:实际数模转换器和理想数模转换器的输出曲线存在增益误差，其定义为实际数模转换器最大电压减去理想数模转换器最大电压，单位为LSB，如图的例子，增益误差=0.7LSB。

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3.积分非线性(INL):相同输入数字码时，实际数模转换器的输出减去其对应的理想数模转换器输出，单位为LSB 。4.微分非线性(DNL ):实际数模转换器在相邻码递增切换时的电压跳变的幅度((LSB)和1LSB的差值。下图分别举例说明了INL和DNL的定义。实际上从数学关係来看，INL的微分结果即是DNL, DNL的积分结果即是INL。5.单调性:单调性是指数模转换器输入在逐渐增加时，输出也是逐步增加的，若输入增加，输出却减小，此时即呈现非单调性，如下图左图是单调性的，右图是非单调性的，此时DNL会小于-1LSB 。

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6.信噪比(SNR:即信号功率比上噪声功率(dB)，前面己经证实过，理想N位数模转换器SNRMax=6.02N+1.76 dB，实际SNR会小于理想值。7.信噪失真比(SNDR):即信号功率比上噪声功率加谐波功率(dB )，噪声包含量化噪声和干扰噪声等等，失真则是因数模转换器的非线性输出一输入关係所引起的，在频谱上出现信号谐波。8.有效位数(ENOB):实际数模转换器的SNDRREaL会小于理想情况，由上面的公式反推可以得到:ENOB= ( SNDRREAL.-1.76 ) /6.02。9.总谐波失真(THD):所有阶谐波的总能量称为总谐波失真(单位为 dB )10.建立时间:输入二进制码切换时，输出电压建立到一定精度範围内所需要的时间，通常精度取0.5LSB，该性能反映了数模转换器的速度11.毛刺能量:输入切换时在输出呈现的短时间脉冲，成为毛刺，毛刺能量用该毛刺的面积表征，单位为pS*V 。适应视频速度的电流舵数模转换器Unary结构Unary电流舵数模转换器的分析方式和电阻分压类型数模转换器分析方式类似，图左边是二比特的电阻分压DAC，右图是二比特电流舵数模转换器。前者需要2-4解码器来控制开关选择某个分压点的电压作为转换器输出，而后者则需要二进制到温度计码的转换电路，二进制输入每增加‘1'，流到负载RL的电流就会多IO 。

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N比特电阻分压型DAC需要2N个电阻，电流舵DAC则需要2N-1个电流单元。电阻分压型数模转换器利用电阻对基準电压VREF分压产生1LSB的电压，I LSB=VREF/2N，电流舵DAC由单位电流IO流过电阻负载RL产生的压降IO*RL产生1LSB的电压，所以电流舵DAC中的IO和位数以及RL的大小决定了VouT的幅度，VouT=(2N- I ) *RL*IO。很明显，上图的两种数模转换器的输出电压特性均为单调性的。两种数模转换器的微分非线性误差(DNL)均由单个器件的精度所决定，所以DNL会比较小，假设单元电流IO的标準偏差(Standard Deviation)为σ(I)，则DNL大小为σ(I)/IO，而INL和流到RL上的单元电流个数n有关，INL大小为n1/2* σ(I)/IO二进制权重下图是5比特二进制权重的数模转换器的实现方式，总共只有5个二进制编码的电流单元，即后一个电流大小是前一个的两倍，5比特二进制输入直接控制5个开关，用以确定流到负载RL的电流大小，形成模拟电压输出Vout 。

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此方式实现的数模转换器控制非常简单，N比特数字输入码直接依次加在二进制加权电流单元开关上，不需要任何的解码动作。为了达到比较好的版图匹配，n*IO电流单元由n个单独的IO单元来实现。二进制加权数模转换器的缺点就是DNL 比较差，理论上来讲，最差的DNL发生在MSB(Most significant Bit)的转换:即0111...111到1000 ...000之间的转换，此时所有电流单元开关都有开/关互换的动作。假设单个电流单元的标準偏差为σ(I)，根据统计学原理，可以简单的求得最差DNL为(2N _1)1/2*σ(I)/IOo 。INL偏差和Unary数模转换器是一样的。分段组合由前面的分析可知Unary解码方式比二进制权重方式能够实现更高的精度，但是其数字解码电路的複杂性以及功耗在高解析度的要求下是以2的指数的方式增大，所以变的难以接受。对于更高精度的数模转换器，一般用两种方式相结合的方式来实现，即分段组合法方式(Segmented Architecture）。其中MSB部分由Unary方式来实现，达到高解析度，LSB部分由Binary Weighted方式来实现，以节省Digital部分的面积。