掌握数据转换器的一些关键指标及其影响些因素

TI为即将到来的省赛发布的备赛器件清单上，除了前面的MCU，就是数据转换器件：

ADS8361：16 位 500 kSPS 双路 ADC，4 通道，串行输出

ADS8329：2.7V 至 5.5V 16 位 1MSPS 串行模数转换器 (ADC)

DAC8550：16 位超低毛刺脉冲电压输出 DAC

TLV5616：可编程稳定时间与功耗关系得到优化的 12 位、单通道、低功耗电压输出 DAC

TPL0401A：具有 I2C 接口（地址 0101110）的 128 抽头单通道数字电位器

如果你有一颗带ADC的MCU，这些器件其实是不需要准备的。

看指标和功能框图，前面的两款ADC- ADS8361、ADS8329本质上是一种 - 基于SAR的16位精度的串行ADC，一个是双通道，一个是单通道而已。同MCU或FPGA的连接端口都是串行的，时序有点差异，但这不是什么大问题。500KSPS/1MSPS对于采集100KHz以内的模拟信号没有问题。

3款DAC- DAC8550和TLV5616是两款串行输入端口控制的DAC，TPL0401A本质上也是一个DAC。DAC的作用是将数字量转化为模拟电压，速度较低的串行DAC用处最多的地方就是来控制个VCA（压控放大器，后面的5款可变增益放大器中有两款就是用直流电压控制的）、做个直流偏移、做个可调的电压源、电流源。基于精准固定的参考基准电压或电流，就可以将输入的数字量转换为精准的模拟电压值，如果让基准电压发生变化（DAC8550和TLV5616），比如用一个正弦波做为基准，就可以起到调制的作用，这是一种灵活应用。

在器件清单上没有提到高速的ADC和DAC，因此制作高速的数据采集以及高速的DDS这类的题目也就不太可能出现了，TI有非常多的高速数据转换器，避开这些高速题目的原因可能是尽量不使用FPGA吧，也许这两年的芯片供应问题也是一个原因。

如果你手头没有这些器件，其实可以有变通的办法 - 当今的MCU（对TI的不熟）ADC应该是标配，一般都能达到12位以上的分辨率，片内ADC用起来更方便，毕竟不需要再重新画板，数据的读取也特别简单。MCU里没有DAC咋办？用PWM即可，只要你外围的LPF电路和参数选择的合适，实现题目中需要用DAC来实现的功能肯定是没有问题的。

无论是使用标准的ADC、DAC芯片，还是使用MCU内部的ADC、通过PWM实现DAC的功能，要用好它们最重要的是要掌握数据转换器的一些关键指标，以及影响这些指标的一些因素。

ADC的作用

ADC的量化过程（3位为例）

ADC的取样过程

频域指标

转换误差来源 - 有限的分辨率和转换间隔

再借用TI公司的模拟工程师口袋参考指南里面的一些图来直观地看一下：

先看一下ADC的位数与转换的模拟电压之间的关系：

ADC的定义及传输函数

再看看LSB电压与分辨率和基准电压之间的关系

以dBc为单位的总谐波失真

与A/D转换器相关的RC电路的建立时间

指定时间后实现的转换精度

建立至特定转换精度需要的时间

再看一下DAC：

DAC的定义和转换函数

偏移误差

增益误差

零码误差

双极零码误差

Full-Scale误差

差分非线性

积分非线性

 

原文标题：模拟电路学习 - 数模/模数转换器的一些图表指标

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       审核编辑：刘清