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了解数模转换器的速度极限

发布人:信号链杂谈 时间:2014-02-19 来源:工程师 发布文章

作者:Kevin Duke  德州仪器


文章转自德州仪器在线技术支持社区,原文地址:

http://www.deyisupport.com/blog/b/analogwire/archive/2013/11/06/51562.aspx


今天,我们将介绍两种相关的动态参数 — 压摆率与建立时间。如欲了解更多有关静态和动态参数的不同之处,敬请参阅本文。

什么是压摆率

TI退休员工模拟专家 Bruce Trump 在The Signal上最后发表的一篇博客文章中很好地对压摆率进行了总结,将其描述成运算放大器的速度极限。DAC压摆率参数与运算放大器的压摆率参数成 1:1 关系。

在基本情况下,当输入电压发生明显变化时(例如当新的 DAC 代码被锁存在距离当前代码有几个代码的位置),这时输出放大器将开始摆动,即以最快的速度增大输出电压。输出放大器保持这种状态直到接近预期值为止,同时输出开始在指定的误差频带范围内趋于稳定。

产品说明书规范介绍了 DAC 出现摆动时在其输出端可以看到的最大变化率,通常是每秒几微伏。


注意该图并非根据真实器件按比例绘制而是经放大后显示的各个区域

什么是建立时间

DAC 的建立时间与运算放大器建立时间有着惊人的相似之处。另外,主要的区别在于 DAC 建立时间还包含停滞时间分量。停滞时间是 DAC 锁存或更新输出所用的时间。锁存行为通常由数字信号的下降沿(称为 LDAC)触发。LDAC 与 DAC 输出的交互情况如下图所示,该图摘自 DAC8568 说明书。

  


如果出现非常大的输入步进,DAC 将进入摆动区域,这在上面的两幅图中均有显示。在摆动区域内,DAC 的前进会受到压摆率参数的限制。如果 DAC 确实需要摆动,那么建立时间的下一个阶段将处于过载恢复状态,紧接着是达到指定误差频带所需的线性建立时间。对于 DAC 来说,误差频带通常指定在 1LSB 以内。

产品说明书中针对较大步长给出了建立时间参数。例如,DAC8568 的指定建立时间为 5us,通常针对的范围是从 ¼ 满量程输出到 ¾ 满量程输出。

切记,摆动时间占总体建立时间的绝大部分,因而如果您的输出步长小于说明书中规定的建立时间规范,那么系统建立所用的时间就会变短。在大部分高精度应用中,建立时间是 DAC 的有效更新速率。

本文将对《模拟线路》上的DAC 基础知识做一个终结。此外,别忘了观看我同事 Rahul Prakash 主讲的最新“设计精萃”视频 — 关于乘法 DAC (MDAC)

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