数/模转换器(Digtal-to- Analog Converter, DAC)是将输入的数字信号(时间和幅值均离散)转换为模拟信号(幅值随时间连续变换)输出的电路模块。數/模转换器广泛应用于信号处理、导航、通信以及测量等领域。
数/模转换器(Digtal-to- Analog Converter, DAC)是将输入的数字信号(时间和幅值均离散)转换为模拟信号(幅值随时间连续变换)输出的电路模块。数/模转换器广泛应用于信号处理、导航、通信以及测量等领域。近些年来,随着科学技术的发展,数/模转换器的性能不断提升,朝着不同的方向发展,高精度、高速数/模转换器在不同的应用领域中发挥着不可缺少的关键作用。
DAC的特性参数可以分为静态参数的和动态参数。在高精度应用( 如音频信号处理)中,静态性能是关注焦点;在高速应用(如无线通信)中,动态性能是关注焦点。
1.主要静态参数
(1)失调误差(Offset Eror):在零值输入时DAC的实际输出和理想输出的偏差。这是一种固有误差通常可以比较容易地被补偿掉。
(2)增益误差(Gain Eror) : DAC实际的传递函数增益与理想的传递函数增益之间的偏差,以百分比表示。增益误差通常可以通过调整实际DAC的满量程大小来校正。
(3)微分非线性误差(Differential Non-linearity, DNL):两个相邻输入码之间,DAC实际的模拟步长和理想的模拟步长(即1LSB)之差。一般保证DNL在土0.5LSB范围内,否则DAC会出现非单调性情况,对转换性能产生影响。
(4)积分非线性误差(Integral Non-linearity, INL): DAC的实际传递函数线和理想传递函数曲线在每个输入码上的差。
2.主要动态参数
(1)信噪比(Signal-to-Noise Ratio, SNR):信号(单频正弦信号)输出功率和奈奎斯特带宽内量化噪声及电路引起的噪声的总噪声功率之比。理想DAC的SNR反映了量化噪声的水平,即系统进行采样量化和处理后输入到DAC的数字信号的固有特性。但实际的DAC由于自身的非线性,还会引起谐波失真( Harmonic Distortion, HD)。这些谐波失真能量往往远大于噪底的能量。
(2)无杂散动态范围(Spurious-Free Dynamic Range, SFDR):由于SNR所表征的是DAC的整体噪声性能,不能很好地反映信号能量与局部谐波的关系,也就在这种情况下SNR不能很好地反映DAC的特性。因此,引入了无杂散动态范围来更好地表征存在非线性度的DAC的动态性能。SFDR 定义为在单频正弦波信号输入时,信号功率和最大杂波的功率之比。
(3)总谐波失真(Total Harmonic Distortion, THD):为了反映DAC的非线