PIC单片机与16位串行D/A性能参数概述

理想的线性d/a转换器，其输入与输出电路是相互隔离的，而且不接地。它的噪声为0，当数字输入为0时 ，模拟输出也为0，并目对应于一个确定的数字输入，有一个确定的输出电流（或电压电平）。　　当数字输入发生单位码变化时，模拟输出的变化是等间距的，电流输出型其输出阻抗应为无限大；电压输 出型其输出阻抗应为0。当输入数码变化时。模似量的变化速率是无限大。此外，转换器的转换特性应不随 时间、温度、电源电压而变，所有转换器的误差应为0。　　实际的d／a转换器不可能具备这样的特性，因此，需要通过一些参数的测量来衡量它们性能的优劣。所有 参数基本上可分为静态参数和动态参数两大类，下面将从这两个方面对d/a转换器的部分主要性能参数进行 简单介绍。　　1．静态性能参数　　（1）精度。　　精度是转换器实际转换特性曲线与理想转换特性曲线之间的最大偏差，其单位通常用满量程范围fs的百分 数（％fs）或lsb表示。所谓理想转换特性曲线，对于d/a转换器来说，就是连接理想转换器特性上正、负最 大输出点的直线。精度分为相对相度和绝对精度在，0点和满量程值校正以后测得的精度为相对精度，否则 为绝对精度一般参数表中给出的为相对精度，绝对精度由于受时间和温度影响较大，因此很难给出特定的值 。　　（2）分辨率。　　分辨率有不同的定义方法。一种d/a转换器的分辨率的定义是d/a转换器模拟输出电平可能被分离的数目， 例如：一个二进制转换器，数字输入的位数为n，则其分辨率理论值为；另外一种把d/a转换器输出电平被分离的最大级数的倒数定义为d/a转换器的分辨率。分辨率可以用能处理 数码的位数来表示，也可以用它的总码位数相对于满度值的百分比（1/2％）来表示。　　由于噪声、温度和时漂等因素的影响，转换器的分辨率有时要小于理论值。例如一个12位转换器在某一温 度范围内可能只有10位的实际分辨率，d/a转换器的实际分辨率受到它的相对精度的限制，但是分辨率并不 限制精度。　　分辨率也能反映转换器的动态特性，信号的动态范围要求较严格，其分辨率也要求较高。　　（3）误差参数。　　d/a转换器在静态时主要有4种误差，即失调误差、增益误差、线性误差和微分线性误差。　　失调误差是指数字输入为0时，其模拟输出与理想值之间的偏差。它可以用lsb为单位进行描述，也可以用 此偏差值相对于输出满度值的百分比来表示，对于单极性的转换器，此理想值应为0。　　例如，图1中，失调误差为2lsb，或是满度值的0.2b6。d/a转换器的初始失调都可以被调节为0，但是失调 随温度变化的影响是无法消除的。　　增益误差（也称为满度值误差）是指转换器的输出与输入之间的传输特性曲线的斜率。当转换器的失调误 差调节为0时，它的增益误差就是满度值误差。　　例如，图2中，当它的数字输入从110变化到ill时，其模拟输出与其理论值之间的偏差就是它的增益误差 ，值为?。　　增益误差是可以调节的，例如，在d/a转换器中，当参考输入存在偏差时，转换器的满度值将发生偏差， 即产生了增益误差。这并非由于组件的不匹配引起的，因此，可用外接组件进行适当调节。　　线性误差（也称为相对精度或线性度），是指转换器的实际传输特性曲线与它的平均传输特性曲线（通过 端点值的平均线）之间的最大偏差，如图3所示（0点与满刻度值均己校准）。该误差量是用模拟量的偏差来 表示的，也可用绝对值或百分数表示。
图1 失调误差示意图　 　图2 线性误差示意图　 　图3 线性误差示意图　　转换器的线性误差与转换器的内部组件的匹配性或线性特性等因素有关。在单片集成转换器中，这是不能 被调节的参数　　微分线性误差（或微分线性度）是指任何两个相邻数码间隔所对应的模拟量间隔（称为步长）与标准值之 间的偏差。若这个步长为1lsb，则该转换器的微分线性误差为0，否则就称它存在微分线性误差，用公式表 示为：　　式中ε是微分线性误差，δe为实际的模拟量步长，δen为标准值。　　（4）尖峰。　　这是指d/a转换器的数字输入速度变化时，其模拟输出中可能出现的尖峰波形，在高速d/a转换器中要求此 尖峰信号越小越好，这个参数将影响转换器动态工作时的精度。　　2．动态性能参数　　（1）建立时间。　　它是描述d/a转换器特性的一个重要参数，