AD轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)

1)分辯率(Resolution) 指數(shù)字量變化一個最小量時模擬信號的變化量，定義為滿刻度與2n的比值。分辯率又稱精度，通常以數(shù)字信號的位數(shù)來表示。

2) 轉(zhuǎn)換速率(Conversion Rate)是指完成一次從模擬轉(zhuǎn)換到數(shù)字的AD轉(zhuǎn)換所需的時間的倒數(shù)。積分型AD的轉(zhuǎn)換時間是毫秒級屬低速AD，逐次比較型AD是微秒級屬中速AD，全并行/串并行型AD可達(dá)到納秒級。采樣時間則是另外一個概念，是指兩次轉(zhuǎn)換的間隔。為了保證轉(zhuǎn)換的正確完成，采樣速率(Sample Rate)必須小于或等于轉(zhuǎn)換速率。因此有人習(xí)慣上將轉(zhuǎn)換速率在數(shù)值上等同于采樣速率也是可以接受的。常用單位是ksps和Msps，表示每秒采樣千/百萬次(kilo / Million Samples per Second)。

3)量化誤差(Quantizing Error) 由于AD的有限分辯率而引起的誤差，即有限分辯率AD的階梯狀轉(zhuǎn)移特性曲線與無限分辯率AD(理想AD)的轉(zhuǎn)移特性曲線(直線)之間的最大偏差。通常是1個或半個最小數(shù)字量的模擬變化量，表示為1LSB、1/2LSB。

4)偏移誤差(Offset Error) 輸入信號為零時輸出信號不為零的值，可外接電位器調(diào)至最小。

5)滿刻度誤差(Full Scale Error) 滿度輸出時對應(yīng)的輸入信號與理想輸入信號值之差。

6)線性度(Linearity) 實際轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)移函數(shù)與理想直線的最大偏移，不包括以上三種誤差。

其他指標(biāo)還有：絕對精度(Absolute Accuracy) ，相對精度(Relative Accuracy)，微分非線性，單調(diào)性和無錯碼，總諧波失真(Total Harmonic Distotortion縮寫THD)和積分非線性。

AD的選擇，首先看精度和速度，然后看是幾路的，什么輸出的比如SPI或者并行的，差分還是單端輸入的，輸入范圍是多少，這些都是選AD需要考慮的。DA呢，主要是精度和輸出，比如是電壓輸出啊，4-20mA電流輸出啊，等等。DSP呢，用來計算嘛，所以主要是看運算能力了，當(dāng)然，外圍的接口也是需要考慮的。個人看法，TI的單DSP處理能力還可以，ADI的多DSP聯(lián)合使用的優(yōu)點特別突出，當(dāng)然了，不同檔次的DSP的運算能力和速度都是有很大差別的。

工程師在進(jìn)行電路設(shè)計時，面對林林總總的AD/DA芯片，如何選擇你所需要的器件呢?這要綜合設(shè)計的諸項因素，系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)、成本、功耗、安裝等，最主要的依據(jù)還是速度和精度。

精度 與系統(tǒng)中所測量控制的信號范圍有關(guān)，但估算時要考慮到其他因素，轉(zhuǎn)換器位數(shù)應(yīng)該比總精度要求的最低分辯率高一位。常見的AD/DA器件有8位，10位，12位，14位，16位等。

速度 應(yīng)根據(jù)輸入信號的最高頻率來確定，保證轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速率要高于系統(tǒng)要求的采樣頻率。

通道 有的單芯片內(nèi)部含有多個AD/DA模塊，可同時實現(xiàn)多路信號的轉(zhuǎn)換;常見的多路AD器件只有一個公共的AD模塊，由一個多路轉(zhuǎn)換開關(guān)實現(xiàn)分時轉(zhuǎn)換。

數(shù)字接口方式 接口有并行/串行之分，串行又有SPI、I2C、SM等多種不同標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)值編碼通常是二進(jìn)制，也有BCD(二~十進(jìn)制)、雙極性的補碼、偏移碼等。

模擬信號類型通常AD器件的模擬輸入信號都是電壓信號，而DA器件輸出的模擬信號有電壓和電流兩種。

同時根據(jù)信號是否過零，還分成單極性(Unipolar)和雙極性(Bipolar)。

電源電壓有單電源，雙電源和不同電壓范圍之分，早期的AD/DA器件要有+15V/-15V，如果選用單+5V電源的芯片則可以使用單片機(jī)系統(tǒng)電源。

基準(zhǔn)電壓有內(nèi)、外基準(zhǔn)和單、雙基準(zhǔn)之分。

功耗 一般CMOS工藝的芯片功耗較低，對于電池供電的手持系統(tǒng)對功耗要求比較高的場合一定要注意功耗指標(biāo)。

封裝 常見的封裝是DIP，現(xiàn)在表面安裝工藝的發(fā)展使得表貼型SO封裝的應(yīng)用越來越多。

跟蹤/保持(Track/Hold縮寫T/H) 原則上直流和變化非常緩慢的信號可不用采樣保持，其他情況都應(yīng)加采樣保持。

滿幅度輸出(Rail-to Rail) 新近業(yè)界出現(xiàn)的新概念，最先應(yīng)用于運算放大器領(lǐng)域，指輸出電壓的幅度可達(dá)輸入電壓范圍。在DA中一般是指輸出信號范圍可達(dá)到電源電壓范圍。(國內(nèi)的翻譯并不統(tǒng)一，如“軌-軌”、“滿擺幅”)

主要針對高精度測量類的AD.

1:參考電壓需要足夠精確,推薦使用外部高精準(zhǔn)參考電壓。

2:如果PGA可調(diào),增益系數(shù)一般是越小噪聲越低。

3:一般最好用到滿量程,此時AD精度不浪費。

4:如果有偏置,需要進(jìn)行自校。

5:請注意在使用DEMO板調(diào)試時,會由調(diào)試口導(dǎo)入PC噪聲,由信號連接線導(dǎo)入外部噪聲,因此建議使用屏蔽電纜傳輸信號。

6:板上注意模擬電源和數(shù)字電源,以及模擬地和數(shù)字地要分開,減少耦合噪聲路徑。

7:使用差分輸入可以減少共模噪聲,但是差模噪聲會增大。

8:如果是片內(nèi)集成AD的MCU,支持高速時鐘,如果不影響性能,內(nèi)部工作時鐘越低,對您的AD采樣引起的干擾越小,如果是板上就需要注意走線和分區(qū)。

9:信號輸入前級接濾波電路,一般一階RC電路較多,注意Fc=1/1000~1/100 采樣頻率,電阻和電容的參數(shù)注意選取.信號接入后級接濾波電路最好采用sinc濾波方式.注意輸入偏置電流會限制您外部的濾波電阻阻值的大小。

R x Ib < 1LSB。

有的片內(nèi)AD還有集成輸入Buffer,有助與抑制您的噪聲,一般是分兩當(dāng),看輸入信號范圍和滿量程之間的關(guān)系。

AD分為很多中,SAR,FLASH,并行比較型,逐次逼近型,Delta sigma型,一般是速度越高,精度越高越貴,所以ADI之類的公司一直那么富裕,賺黑錢......

針對不同場合不同成本不同要求分別選用。

還得注意是您的Layout。

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