DAC：非线性、非单调性和中点毛刺

数模转换器 (DAC) 将位转换回声音、图像或位置。芯片制造商非常努力地创建可靠和准确的 DAC。尽管如此，有时还是会出现打嗝，在输出波形中产生波纹。非线性误差可能会累加，而其表亲非单调性可能会带来更大的问题。DAC 中点毛刺也可以将相当大的尖峰发射到原本平滑的信号中。

以下是 DAC 异常制造商应该寻找的简短版本，以及可以采取的措施。

理论上，DAC 不会遗漏代码——输入的每一位组合都有一个模拟输出。理想情况下，输出应产生一条响应增量位值增加的直线。总是有一点点量化不确定性，通常远小于步长。非线性表现为两种形式。

积分非线性 (INL) 测量输出偏离理想直线的距离。微分非线性 (DNL) 测量整个范围内每一步的步宽稳定性。在一个不完美的世界中，DNL 会导致步长大于或小于所需宽度，并且在极端情况下，会导致我们稍后将讨论的非单调性。

在较低分辨率的转换器中，INL 可能很重要，甚至会关闭一整位。如果位置精度很重要，那么提高 DAC 分辨率是一个不错的选择。随着分辨率的提高，DNL 通常成为主要因素，在输出中显示为不需要的噪声。为音频或视频设计的部件通常会优化 DNL 以及失真以保持更清晰的输出。

非单调性可能会以错误的方式摩擦

单调性在说话的声音中是一件坏事，但在 DAC 的模拟输出中是一件好事。人们会期望输出跟踪输入。如果数字输入增加，模拟输出应该增加。有时，取决于 DAC 如何发挥作用以及信号在其传输曲线上的位置，位增加会导致输出下降，然后在下一个更高位输入处恢复增加。

如果它出现，非单调性可能很糟糕。假设 DAC 输出驱动电机——在关键转换时将其短暂推向错误方向。正是这种情况让模拟控制工程师有点抓狂。在某些情况下，一个小的瞬态误差可能不会突破机械惯性和摩擦力。某些应用可能需要具有更仔细设计和彻底校准的精密 DAC，以保证单调行为。

中点一次切换大量电流

DAC 容易在中点出现问题，其中代码在大部分为 1(例如，对于 8 位字为 01111111)和大部分为 0(对于 8 位字为 10000000)之间切换。零件内部的一切都在切换，所有位都在运动，由此产生的电流浪涌可能会显示为转换中的故障。事实上，芯片制造商经常测试并指定“故障能量”来描述影响的持续时间和大小。请注意，这是与 DAC 建立时间或 DNL 不同的影响;这是一个输出变化，比它应该为一个位的步骤大得多。

对于 DAC，对模拟输出进行低通滤波可以消除一些毛刺能量，或者可能需要更复杂的外部采样保持电路来消除输出毛刺。减轻 DAC 中的毛刺的另一种策略是完全避免中点，缩放和偏移信号以仅使用转换器工作范围的一半。这可能需要在将数字数据发送到 DAC 之前对其进行一些预处理。

示波器可以帮助制造商处理 DAC

如果您听到音频突然出现或看到来自 DAC 的视频有缺陷，那么找出问题所需要的不仅仅是数字万用表。使用 DAC 是投资示波器的好理由。触发可能是一项有趣的练习，使用具有深度数字存储的示波器可能有助于捕获异常。

大多数模数转换器 (ADC) 不需要太多的模拟专业知识来使用它们，而 DAC 很容易连接，但可能需要一些模拟护理和馈送才能良好运行。同样，我们处于芯片设计人员已经看到许多潜在问题并正在针对特定应用优化 DAC 的地步，这有助于制造商选择正确的部件。