AD轉(zhuǎn)換器的測試技術(shù)

A/D轉(zhuǎn)換器的測試技術(shù)A/D轉(zhuǎn)換器的簡單介紹

A/D轉(zhuǎn)換就是模數(shù)轉(zhuǎn)換，顧名思義，就是把模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。而A/D轉(zhuǎn)換器的任務(wù)就是把時間和幅值都連續(xù)的模擬量轉(zhuǎn)換成時間和幅值都離散的數(shù)字量。A/D轉(zhuǎn)換的一般工作過程

1）.取樣與保持取樣是第一步，所謂的取樣其實就是通過取樣電路將輸入模擬量轉(zhuǎn)換為在時間上離散的模擬量。具體來說是通過取樣信號S(t)控制傳輸門TG：當(dāng)S(t)處于高電平期間，TG導(dǎo)通。輸出信號等于輸入信號；而在S(t)處于低電平期間，傳輸門關(guān)閉，輸出信號為零。當(dāng)然，取樣信號S(t)的頻率越高，取得的信號經(jīng)低通濾波器后越能真實地復(fù)現(xiàn)輸入信號。由于將取樣所得信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號往往是需要一定時間的，為了給后續(xù)的量化編碼電路提供一個穩(wěn)定值，取樣電路的輸出還需要保持一段時間。一般取樣和保持過程都是同時完成的。通俗來講就是采樣是采的一小段一小段時間的輸入信號，而在這一小段時間內(nèi)必須保持輸出電壓是保持不變的，這就是保持的作用。2）.量化與編碼由于數(shù)字量在數(shù)值上是離散的，任何數(shù)字量只能是某個最小量化單位的整數(shù)倍。要實現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換，還必須將取樣保持電路的輸出表示為最小數(shù)量單位的整數(shù)倍。將數(shù)值連續(xù)的模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的過程稱為量化。最小數(shù)量單位

稱為量化單位。量化單位

是數(shù)字信號最低位為1是所對應(yīng)的模擬量，即1LSB。由于現(xiàn)實地取樣電壓是連續(xù)的，它的值不一定都能被

整除，因此，量化過程中的誤差是不可避免的，叫做量化誤差，用

表示。

是原理誤差，是無法消除的。顯然A/D轉(zhuǎn)換器的位數(shù)如果越多，1LSB所對應(yīng)的

值越小，對應(yīng)的量化誤差誤差的絕對值也越小。比較常用的量化方法有舍尾取整法和四舍五入法。所謂的舍尾取整的處理方法是：若輸入電壓

在兩個相鄰的量化值之間時，即（n-1）<<n時，取

的量化值為（n-1）

。而四舍五入的處理方法是：當(dāng)

的尾數(shù)不足

時，舍去尾數(shù)取整數(shù)；當(dāng)

的尾數(shù)大于或等于

時，則其量化單位在原數(shù)上加一個

。舉一個例子：如果將0-1V的模擬電壓轉(zhuǎn)化成3位二進制碼。用上述兩種方法比較一下：對于舍尾取整法來說，取=V，如果數(shù)值在0-V之間的模擬量，就當(dāng)作0并用二進制碼000表示；如果數(shù)值在-V之間的模擬量，就當(dāng)作1并用二進制碼001表示……

采用四舍五入量化的方法：則取量化單位=V，若數(shù)值在0-V之間的模擬量，就當(dāng)作0并用二進制碼000表示；而數(shù)值在-V之間的模擬量，就當(dāng)作1并用二進制碼001表示……

于舍尾取整的量化方法，最大的量化誤差=1LSB，而四舍五入法=LSB，明顯后者的量化誤差比較小，因此大多數(shù)A/D轉(zhuǎn)換器采用四舍五入的量化方法。把量化后的結(jié)果用二進制碼或者其他代碼表示出來的過程稱為編碼。由編碼輸出的代碼就是A/D轉(zhuǎn)換器的最終轉(zhuǎn)換結(jié)果。A/D轉(zhuǎn)換器主要的技術(shù)指標(biāo)1）.分辨率(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

的比值。分辯率又稱作精度,通常用數(shù)字信號的位數(shù)來表示。常用的有8位，12位，16位等。2）.轉(zhuǎn)換速率(ConversionRate)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)。常用單位是ksps和Msps,表示每秒采樣千/百萬次。3）.量化誤差(QuantizingError)指由于A/D的有限的分辨率而引起的誤差。通常是1個或者半個最小數(shù)字量的模擬變化量，表示為1LSB，LSB。4）.偏移誤差(OffsetError)指輸入信號為零時輸出信號不為零的值,可通過外接電位器調(diào)至最小。5）.滿刻度誤差(FullS