PIC單片機(jī)與16位串行D/A性能參數(shù)概述

理想的線(xiàn)性d/a轉(zhuǎn)換器，其輸入與輸出電路是相互隔離的，而且不接地。它的噪聲為0，當(dāng)數(shù)字輸入為0時(shí) ，模擬輸出也為0，并目對(duì)應(yīng)于一個(gè)確定的數(shù)字輸入，有一個(gè)確定的輸出電流（或電壓電平）?！　‘?dāng)數(shù)字輸入發(fā)生單位碼變化時(shí)，模擬輸出的變化是等間距的，電流輸出型其輸出阻抗應(yīng)為無(wú)限大；電壓輸 出型其輸出阻抗應(yīng)為0。當(dāng)輸入數(shù)碼變化時(shí)。模似量的變化速率是無(wú)限大。此外，轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換特性應(yīng)不隨 時(shí)間、溫度、電源電壓而變，所有轉(zhuǎn)換器的誤差應(yīng)為0。　　實(shí)際的d／a轉(zhuǎn)換器不可能具備這樣的特性，因此，需要通過(guò)一些參數(shù)的測(cè)量來(lái)衡量它們性能的優(yōu)劣。所有 參數(shù)基本上可分為靜態(tài)參數(shù)和動(dòng)態(tài)參數(shù)兩大類(lèi)，下面將從這兩個(gè)方面對(duì)d/a轉(zhuǎn)換器的部分主要性能參數(shù)進(jìn)行 簡(jiǎn)單介紹?！　?．靜態(tài)性能參數(shù)　?。?）精度?！　【仁寝D(zhuǎn)換器實(shí)際轉(zhuǎn)換特性曲線(xiàn)與理想轉(zhuǎn)換特性曲線(xiàn)之間的最大偏差，其單位通常用滿(mǎn)量程范圍fs的百分 數(shù)（％fs）或lsb表示。所謂理想轉(zhuǎn)換特性曲線(xiàn)，對(duì)于d/a轉(zhuǎn)換器來(lái)說(shuō)，就是連接理想轉(zhuǎn)換器特性上正、負(fù)最 大輸出點(diǎn)的直線(xiàn)。精度分為相對(duì)相度和絕對(duì)精度在，0點(diǎn)和滿(mǎn)量程值校正以后測(cè)得的精度為相對(duì)精度，否則 為絕對(duì)精度一般參數(shù)表中給出的為相對(duì)精度，絕對(duì)精度由于受時(shí)間和溫度影響較大，因此很難給出特定的值 ?！　。?）分辨率。　　分辨率有不同的定義方法。一種d/a轉(zhuǎn)換器的分辨率的定義是d/a轉(zhuǎn)換器模擬輸出電平可能被分離的數(shù)目， 例如：一個(gè)二進(jìn)制轉(zhuǎn)換器，數(shù)字輸入的位數(shù)為n，則其分辨率理論值為；另外一種把d/a轉(zhuǎn)換器輸出電平被分離的最大級(jí)數(shù)的倒數(shù)定義為d/a轉(zhuǎn)換器的分辨率。分辨率可以用能處理 數(shù)碼的位數(shù)來(lái)表示，也可以用它的總碼位數(shù)相對(duì)于滿(mǎn)度值的百分比（1/2％）來(lái)表示?！　∮捎谠肼?、溫度和時(shí)漂等因素的影響，轉(zhuǎn)換器的分辨率有時(shí)要小于理論值。例如一個(gè)12位轉(zhuǎn)換器在某一溫 度范圍內(nèi)可能只有10位的實(shí)際分辨率，d/a轉(zhuǎn)換器的實(shí)際分辨率受到它的相對(duì)精度的限制，但是分辨率并不 限制精度?！　》直媛室材芊从侈D(zhuǎn)換器的動(dòng)態(tài)特性，信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍要求較嚴(yán)格，其分辨率也要求較高?！　。?）誤差參數(shù)?！　/a轉(zhuǎn)換器在靜態(tài)時(shí)主要有4種誤差，即失調(diào)誤差、增益誤差、線(xiàn)性誤差和微分線(xiàn)性誤差。　　失調(diào)誤差是指數(shù)字輸入為0時(shí)，其模擬輸出與理想值之間的偏差。它可以用lsb為單位進(jìn)行描述，也可以用 此偏差值相對(duì)于輸出滿(mǎn)度值的百分比來(lái)表示，對(duì)于單極性的轉(zhuǎn)換器，此理想值應(yīng)為0。　　例如，圖1中，失調(diào)誤差為2lsb，或是滿(mǎn)度值的0.2b6。d/a轉(zhuǎn)換器的初始失調(diào)都可以被調(diào)節(jié)為0，但是失調(diào) 隨溫度變化的影響是無(wú)法消除的?！　≡鲆嬲`差（也稱(chēng)為滿(mǎn)度值誤差）是指轉(zhuǎn)換器的輸出與輸入之間的傳輸特性曲線(xiàn)的斜率。當(dāng)轉(zhuǎn)換器的失調(diào)誤 差調(diào)節(jié)為0時(shí)，它的增益誤差就是滿(mǎn)度值誤差?！　±?，圖2中，當(dāng)它的數(shù)字輸入從110變化到ill時(shí)，其模擬輸出與其理論值之間的偏差就是它的增益誤差 ，值為??！　≡鲆嬲`差是可以調(diào)節(jié)的，例如，在d/a轉(zhuǎn)換器中，當(dāng)參考輸入存在偏差時(shí)，轉(zhuǎn)換器的滿(mǎn)度值將發(fā)生偏差， 即產(chǎn)生了增益誤差。這并非由于組件的不匹配引起的，因此，可用外接組件進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)?！　【€(xiàn)性誤差（也稱(chēng)為相對(duì)精度或線(xiàn)性度），是指轉(zhuǎn)換器的實(shí)際傳輸特性曲線(xiàn)與它的平均傳輸特性曲線(xiàn)（通過(guò) 端點(diǎn)值的平均線(xiàn)）之間的最大偏差，如圖3所示（0點(diǎn)與滿(mǎn)刻度值均己校準(zhǔn)）。該誤差量是用模擬量的偏差來(lái) 表示的，也可用絕對(duì)值或百分?jǐn)?shù)表示。
圖1 失調(diào)誤差示意圖　 　圖2 線(xiàn)性誤差示意圖　 　圖3 線(xiàn)性誤差示意圖　　轉(zhuǎn)換器的線(xiàn)性誤差與轉(zhuǎn)換器的內(nèi)部組件的匹配性或線(xiàn)性特性等因素有關(guān)。在單片集成轉(zhuǎn)換器中，這是不能 被調(diào)節(jié)的參數(shù)　　微分線(xiàn)性誤差（或微分線(xiàn)性度）是指任何兩個(gè)相鄰數(shù)碼間隔所對(duì)應(yīng)的模擬量間隔（稱(chēng)為步長(zhǎng)）與標(biāo)準(zhǔn)值之 間的偏差。若這個(gè)步長(zhǎng)為1lsb，則該轉(zhuǎn)換器的微分線(xiàn)性誤差為0，否則就稱(chēng)它存在微分線(xiàn)性誤差，用公式表 示為：　　式中ε是微分線(xiàn)性誤差，δe為實(shí)際的模擬量步長(zhǎng)，δen為標(biāo)準(zhǔn)值?！　。?）尖峰?！　∵@是指d/a轉(zhuǎn)換器的數(shù)字輸入速度變化時(shí)，其模擬輸出中可能出現(xiàn)的尖峰波形，在高速d/a轉(zhuǎn)換器中要求此 尖峰信號(hào)越小越好，這個(gè)參數(shù)將影響轉(zhuǎn)換器動(dòng)態(tài)工作時(shí)的精度?！　?．動(dòng)態(tài)性能參數(shù)　　（1）建立時(shí)間。　　它是描述d/a轉(zhuǎn)換器特性的一個(gè)重要參數(shù)，