DAC和ADC的56个常用技术术语解析
了解声卡的常见技术DAC和ADC
了解声卡的常见技术DAC和ADC 声卡是计算机中用于输入和输出音频信号的重要硬件设备，它能够将模拟音频信号转换为数字信号以便计算机处理，同时也能将数字信号转换为模拟信号以供外部设备播放。
在声卡中，常见的两项关键技术是数字模拟转换（DAC）和模数转换（ADC）。
一、数字模拟转换（DAC）数字模拟转换（Digital-to-Analog Converter，DAC）是声卡中的重要技术之一，主要用于将计算机内部生成的数字音频信号转换为模拟信号，以便输出到扬声器或其他音频设备上。
DAC技术的核心是将数字信号转换为模拟信号。
它通过将数字音频信号转换为一系列离散的模拟信号样本，再通过模拟滤波和放大等过程，还原出与原始音频信号相似的模拟音频信号。
在声卡中，DAC技术起到了至关重要的作用。
优质的DAC能够带来更高的音频还原度和更低的噪声水平，从而实现更好的音频质量。
DAC的技术参数包括采样率、位深度和信噪比等。
采样率是指每秒钟采集的样本数量，常见的采样率有44.1kHz和48kHz等。
位深度表示每个样本的精度，位深度越高，音频还原度越高。
信噪比则反映了DAC的输出信号与噪声的比值，信噪比越高，输出音频的清晰度越好。
二、模数转换（ADC）模数转换（Analog-to-Digital Converter，ADC）是声卡中另一个重要的技术，用于将模拟音频信号转换为数字信号，以便计算机进行处理和存储。
ADC技术的核心是将连续的模拟音频信号转换为一系列离散的数字音频样本，再通过量化和编码等过程，将连续的信号转化为离散的数字信号。
在声卡中，ADC技术的好坏直接影响着音频输入的质量。
高质量的ADC能够提供更高的采样率和更高的位深度，从而更准确地捕捉音频细节，保留音频的原始质量。
与DAC类似，ADC的技术参数也包括采样率和位深度。
采样率表示ADC每秒进行模拟信号采样的次数，常见的采样率有44.1kHz和48kHz等。
位深度则表示每个样本的精度，位深度越高，表示每个样本可以存储的信息越多，音频质量也会相应提高。
单片机ADC,DAC,专用ADC,DAC介绍
IDA0H:IDA0数据字高字节寄存器 位7-0：10为IDA0数据字的高8位
IDA0L:IDA0数据字低字节寄存器
位7-6： 10为IDA0数据字的低2位 位5-0： 未使用
D/A转换器应用举例
可编程增益控制放大器
可编程增益控制放大器如图所示。它由D/A转换器AD7520、运 算放大器A和四线-十线译码器组成。DAC接到运算放大器的输 出端和反相输入端。运算放大器的输出电压作为AD7520的参 考电压，D/A转换器的输出电流IO被送回到运算放大器的反相
2R R
参考电压UREF供出的总电流为： I U REF R 分流：流入求和点的各支路电流为：
d i 1时，I i I 2 n i d i 0 时，I i 0 U REF i n 2 I U REF i 2 2 R I i d i n i d i n 2 2 R
Ii di
U REF U REF i d 2 i 2 n 1 i R 2 n 1 R
运算放大器总的输入电流为
I I n 1 I n 2 I 2 I 1 I 0 U REF U REF n - 1 I i d i n - 1- i n - 1 d i 2 i 2 R 2 R i 0 i 0 i 0
3 权电流型D/A转换器
D0
Dn-2 Dn-1 RF I _ +
vO
I/2n VREF(-)
I/22
I/2
v0
RF I 2
n
i 0
n 1
2i Di
I
I
特点： 电路结构较复杂 转换时间短 开关的导通电阻 影响不大 转换电压精度高
4 开关树型D/A转换器
ADC和DAC的一些知识
ADC和DAC的一些知识关于积分型ADC的一些知识========基本设计=======最基本的积分型ADC电路包含：一个积分器、一个选择开关(用来选在被测电压和参考电压)、一个定时器(用来决定对被测电压的积分时间长度和测量参考电压积分消耗时间)、一个比较器(用来进行过零检测)、一个控制器、一个放电开关(这个根据实现形式可有可无，主要用来对积分电容进行放电，与积分电容并联)。
上面的所有开关都由转换器的控制器(通常是微处理器或专用的控制逻辑)，控制器的输入包括一个时钟信号(用来测量时间)和一个比较器的输出信号(用来检测积分器的输出是否归零)转换过程分两个阶段：上升阶段和下降阶段。
在上升阶段，积分器的输入是被测电压，在下降阶段，积分器的输入是已知的参考电压。
在上升阶段中，开关选择被测电压进入积分器，积分器持续一个固定的时间段进行积分，在积分电容上面积累电荷。
在下降阶段，开关选择参考电压进入积分器，在这阶段测量积分器输入归零的时间。
(译者：总结起来就是先定时积分，再定值反向积分，测量反向积分时间)，电路如右图：为了使积分器向相反方向积分，参考电压需要和被测电压的极性相反。
在大多数情况下，如果被测电压为正，那么参考电压就为负。
为了能够处理正负电压输入的情况，需要一个正向和一个负向的参考电压。
具体选择哪一个参考电压取决于上升阶段积分结束后积分器的输出电压极性。
也就是说，如果在上升阶段结束时，积分器输出是负，则需要接入一个负向参考电压(译者：因为接的是积分器的反向输入端)，如果积分器输出是正，则需要接入一个正向参考电压。
积分器输出的基本公式如下(假设是一个恒定输入)：假设在每个转换过程的初始电压都是零，并且积分器在下降阶段结束时的输出电压也是零，我们就可以得到下面两个等式来表示积分器的两个阶段的输出：结合上面两个等式，可以解出Vin，也就是得到了被测电压的公式：从这个公式可以看出，双斜坡积分ADC的好处之一很明显：测量结果与电路元件的值(其中的R和C)无关。
ADCDAC的一些参数
ADCDAC的⼀些参数1、LSB，Least Significant BitLSB是指最低位⼀个bit的权值，⽐喻ADC是⼀把尺⼦，那LSB则是它的最⼩刻度。
LSB=Vfs/(2^N)，Vfs为full scale voltage，N为ADC的分辨率（Resolution）。
2、Offset ErrorOffset Error通常⼜被叫做Zero-Scale Error。
简单理解，对于ADC，输⼊的Analog信号，只有抵消（或叠加）Offset Error，才能正常进⾏AD 转换；⽽对于DAC，输出的Analog信号，必须抵消（或叠加）Offset Error，才能有正常的Analog输出。
多⽤LSB或者是Percent of Vfs来表⽰。
3、Gain Error即使是假设没有Offset Error，ADC/DAC输⼊或者输出的Voltage，在Measured和Ideal之间还是会有差值。
Gain Error事实上是表征actual function和ideal function斜率差值的量。
如图⼀DAC function的曲线，将实测曲线沿y轴下移并保持与原曲线平⾏，则full scale处voltage的差值便是Gain Error；ADC曲线可沿x轴平移，亦可得出Gain Error。
其单位同样是LSB或者是Percent of Vfs。
4、 Full Scale ErrorFull Scale Error=Gain Error+Offset Error。
full scale error是measured full scaled voltage和ideal full scale vlotage的差值，由两个量直接导致，⼀个是offset Error，另⼀个就是Gain Error。
图⼀Full-scale error for an ADC and a DAC.（From MaxiM）5、Voltage Compliance Range（Sometimes ‘Force-Sense Outputs’ Used）maxim对Force-sense output的解释是，在测量时，必须假定连接的导线上远处某⼀点的电压或是电流是某个给定的值（forced value），我们测量的是与此值相关产⽣的电流或电压。
AD转换、DA转换是什么意思？ADC、DAC又是什么意思？
AD转换、DA转换是什么意思？ADC、DAC又是什么意思？展开全文A/D转换、D/A转换是什么意思？ADC、DAC又是什么意思？A/D转换=模拟/数字转换，意思是模拟讯号转换为数字讯号；D/A转换=数字/模拟转换，意思是数字讯号转换为模拟讯号；ADC=模拟/数字转换器，DAC=数字/模拟转换器。
什么是超取样？超取样有何作用？超取样是CD机中采用的一种技术，用于提高放音质量。
CD片上的数据讯号被读出后，通过DSP电路的插值处理，将44.1kHz的标准取样率提升一倍到数倍，这就是超取样。
为什么要超取样呢？这涉及到D/A转换之后的噪声滤除问题。
数码讯号经过D/A转换之后，会在音频频带以外的高端产生一个镜象频带，这是一种噪声，必须用低通滤波器滤除，否则经过非线性器件后会折回到音频频带内，对放音效果产生很大的破坏。
该镜像噪声频带的位置和取样频率有关，频率越高，镜像频带就离音频频带越远。
对于标准取样频率来说，必须用衰减十分陡峭的滤波器才能滤掉靠近音频频带的镜像噪声。
但衰减陡峭的滤波器很难设计，相位失真很大，难免会影响到音频频带的高端部分，使音质下降，这就是早期的CD机数码味比较重的重要原因。
如果采用超取样，就可以把镜像噪声推到远离音频频带的位置，这时只需要衰减平缓的低通滤波器就行了，设计难度大大降低，相位特性得以改善，使放音质量获得显著的改善。
数模转换器目录简介解析转换原理D/A转换器分类数模转换器的位数DAC简介数模转换器，又称D/A转换器，简称DAC，它是把数字量转变成模拟的器件。
D/A转换器基本上由4个部分组成，即权电阻网络、运算放大器、基准电源和模拟开关。
模数转换器中一般都要用到数模转换器，模数转换器即A/D转换器，简称ADC，它是把连续的模拟信号转变为离散的数字信号的器件。
解析一种将二进制数字量形式的离散信号转换成以标准量（或参考量）为基准的模拟量的转换器，简称 DAC或D/A 转换器。
最常见的数模转换器是将并行二进制的数字量转换为直流电压或直流电流，它常用作过程控制计算机系统的输出通道，与执行器相连，实现对生产过程的自动控制。
什么是ADC和DAC
O(t)=0。
电路中各信号波形如图（图1 取样电路结构(a)取样与保持过程往往是通过取样-保持电路同时完成的。
取样图2 取样-保持电路原理图图2 取样-保持电路波形图电路由输⼊放⼤器A1、输出放⼤器A2、保持电容C H和开关驱动电路组成。
电路中要求取样-保持电路以由多种型号的单⽚集成电路产品。
如双极型⼯艺的有AD585、AD684；混合型⼯艺的有AD1154、SHC76等。
量化与编码数字信号不仅在时间上是离散的，⽽且在幅值上也是不连续的。
任何⼀个数字量的⼤⼩只能是某个规定的最⼩数量单位的整数倍。
为将模拟信号转换为数字量，在A/D转换过程中，还必须将取样-保持电路的输出电压，按某种近似⽅式归化到相应的离散电平上，这⼀转化过程称为数值量化，简称量化。
量化后的数值最后还需通过编码过程⽤⼀个代码表⽰出来。
经编码后得到的代码就是A/D转换器输出的数字量。
量化过程中所取最⼩数量单位称为量化单位，⽤△表⽰。
它是数字信号最低位为1时所对应的模拟量，即1LSB。
在量化过程中，由于取样电压不⼀定能被△整除，所以量化前后不可避免地存在误差，此误差称之为量化误差，⽤ε表⽰。
量化误差属原理误差，它是⽆法消除的。
A/D 转换器的位数越多，各离散电平之间的差值越⼩，量化误差越⼩。
量化过程常采⽤两种近似量化⽅式：只舍不⼊量化⽅式和四舍五⼊的量化⽅式。
１.只舍不⼊量化⽅式以3位A/D转换器为例，设输⼊信号v1的变化范围为0～8V，采⽤只舍不⼊量化⽅式时，取△=1V，量化中不⾜量化单位部分舍弃，如数值在0～1V之间的模拟电压都当作0△，⽤⼆进制数000表⽰，⽽数值在1～2V之间的模拟电压都当作1△，⽤⼆进制数001表⽰……这种量化⽅式的最⼤误差为△。
２.四舍五⼊量化⽅式 如采⽤四舍五⼊量化⽅式，则取量化单位△=8V/15，量化过程将不⾜半个量化单位部分舍弃，对于等于或⼤于半个量化单位部分按⼀个量化单位处理。
它将数值在0～8V/15之间的模拟电压都当作0△对待，⽤⼆进制000表⽰，⽽数值在8V/15～24V/15之间的模拟电压均当作1△，⽤⼆进制数001表⽰等。
DAC和ADC的56个常用技术术语解析全解
采集时间采集时间是从释放保持状态（由采样-保持输入电路执行）到采样电容电压稳定至新输入值的1 LSB范围之内所需要的时间。
采集时间（Tacq）的公式如下：混叠根据采样定理，超过奈奎斯特频率的输入信号频率为“混叠”频率。
也就是说，这些频率被“折叠”或复制到奈奎斯特频率附近的其它频谱位置。
为防止混叠，必须对所有有害信号进行足够的衰减，使得ADC不对其进行数字化。
欠采样时，混叠可作为一种有利条件。
孔径延迟ADC中的孔径延迟（tAD）是从时钟信号的采样沿（下图中为时钟信号的上升沿）到发生采样时之间的时间间隔。
当ADC的跟踪-保持切换到保持状态时，进行采样。
孔径抖动孔径抖动（tAJ）是指采样与采样之间孔径延迟的变化，如图所示。
典型的ADC孔径抖动值远远小于孔径延迟值。
二进制编码（单极性）标准二进制是一种常用于单极性信号的编码方法。
二进制码（零至满幅）的范围为从全0 （00.。
.000）到全1的正向满幅值（11.。
.111）。
中间值由一个1 （MSB）后边跟全0 （10.。
.000）表示。
该编码类似于偏移二进制编码，后者支持正和负双极性传递函数。
双极性输入术语“双极性”表示信号在某个基准电平上、下摆动。
单端系统中，输入通常以模拟地为基准，所以双极性信号为在地电平上、下摆动的信号。
差分系统中，信号不以地为基准，而是正输入以负输入为参考，双极性信号则指正输入信号能够高于和低于负输入信号。
共模抑制（CMRR）共模抑制是指器件抑制两路输入的共模信号的能力。
共模信号可以是交流或直流信号，或者两者的组合。
共模抑制比（CMRR）是指差分信号增益与共模信号增益之比。
CMRR通常以分贝（dB）为单位表示。
串扰（Crosstalk）串扰表示每路模拟输入与其它模拟输入的隔离程度。
对于具有多路输入通道的ADC，串扰指从一路模拟输入信号耦合到另一路模拟输入的信号总量，该值通常以分贝（dB）为单位表示；对于具有多路输出通道的DAC，串扰是指一路DAC输出更新时在另一路DAC输出端产生的噪声总量。
了解电脑音频编解码器什么是DAC和ADC
了解电脑音频编解码器什么是DAC和ADC 了解电脑音频编解码器：什么是DAC和ADC随着科技的不断发展，电子产品的功能越来越强大，其中电脑音频编解码器在我们的日常生活中起到了至关重要的作用。
作为一种将模拟信号转化为数字信号或者将数字信号转化为模拟信号的装置，电脑音频编解码器不仅对于音乐、视频等媒体播放有着举足轻重的作用，同时也广泛应用于通信设备、汽车音响、家庭影音设备等多个领域。
在了解电脑音频编解码器之前，我们首先需要了解两个重要的概念，即DAC和ADC。
DAC代表数字到模拟转换器，简言之就是将数字信号转化为模拟信号的过程；ADC代表模拟到数字转换器，是将模拟信号转化为数字信号的过程。
这两个环节是电脑音频编解码器工作的核心部分，下面我们将详细介绍它们的工作原理和应用。
数字到模拟转换器（DAC）DAC是电脑音频编解码器中至关重要的一个环节，其作用是将以数字形式存在的音频信号转换成模拟形式的电流或电压信号，以传递到扬声器或耳机中进行音频播放。
DAC的工作原理基于采样定理，即根据尼奎斯特(Nyquist)定理，数字音频信号采样的频率必须是原始模拟信号频率的两倍才能完美还原，并通过低通滤波来消除频谱中的高频信号。
这样就可以实现从数字信号到模拟信号的转换，使我们能够听到高质量的音乐。
模拟到数字转换器（ADC）ADC是电脑音频编解码器中另一个重要的环节，它将模拟形式的音频信号转换成数字形式的数据，以在计算机或其他数字设备中进行处理、存储和传输。
ADC的工作原理是通过采样和量化来实现的。
首先，从输入的模拟信号中进行采样，即按照一定的时间间隔测量模拟信号的电压值。
然后，量化这些采样值，将其转换为离散的数字信号。
最后，通过编码器将这些离散的数字信号转换成二进制数据，以便计算机或其他设备进行处理。
DAC和ADC在音频编解码器中的应用音频编解码器中的DAC和ADC通常会集成在一块芯片中，通过相互配合实现音频信号的转换和处理。
ADC和DAC主要技术指标简介
2、AD转换器的主要技术指标1）分辨率（Resolution）指数字量变化一个最小量时模拟信号的变化量，定义为满刻度与2的比值。
分辩率又称精度，通常以数字信号的位数来表示。
2）转换速率（Conversion Rate）是指完成一次从模拟转换到数字的AD转换所需要的时间的倒数。
积分型AD的转换时间是毫秒级属低速AD，逐次比较型AD是微秒级属中速AD，全并行/串并行型AD可达到纳秒级。
采样时间则是另外一个概念，是指两次转换的间隔。
为了保证转换的正确完成，采样速率（Sample Rate）必须小于或等于转换速率。
因此有人习惯上将转换速率在数值上等同于采样速率也是可以接受的。
常用单位是Ksps和Msps，表示每秒采样千/百万次（kilo/Million Samples per Second）3）量化误差（Quantizing Error）由于AD的有限分辩率而引起的误差，即有限分辩率AD的阶梯状转移特性曲线与无限分辩率AD（理想AD）的转移特性曲线（直线）之间的最大偏差。
通常是1个或半个最小数字量的模拟变化量，表示为1LSB、1/2LSB。
4）偏移误差（Offset Error）输入信号为零时输出信号不为零的值，可外接电位器调至最小。
5）满刻度误差（Full Scale Error）满度输出时对应的输入信号与理想输入信号值之差。
6）线性度（Linearity）实际转换器的转移函数与理想直线的最大偏移，不包括以上三种误差。
其它指标有：绝对精度（Absolute Accuracy），相对精度（Relative Accuracy），微分非线性，单调性和无错码，总谐波失真（Total Harmonic Distortion缩写THD）和积分非线性。
3、DA转换器DA转换器的内部电路构成无太大差异，一般按输出是电流还是电压、能否作乘法运算等进行分类。
大多数DA转换器由电阻阵列和N个电流开关（或电压开关）构成。
按数字输入值切换开关，产生比例于输入的电流（或电压）。
ADC及DAC的名词解释
ADC及DAC的名词解释在现代科技发展的浪潮中，ADC和DAC这两个名词经常出现在我们的视野中。
它们分别代表着模数转换器（Analog-to-Digital Converter）和数模转换器（Digital-to-Analog Converter）。
今天，让我们一起来深入了解这两个名词的含义和应用。
一、ADC的名词解释ADC，全称为模数转换器，是一种将模拟信号转换为数字信号的设备。
模拟信号是连续变化的信号，而数字信号是离散的、通过二进制代码表示的信号。
ADC的主要功能就是将采样的模拟信号转换为数字信号，使得计算机或其他数字设备能够处理和分析这些信号。
ADC的工作原理可以简单描述如下：首先，ADC对输入的模拟信号进行采样，即在一段时间内对信号进行周期性的测量。
接着，对每个采样值进行量化，将其转换为数字形式。
最后，经过编码和处理，数字信号被发送到计算机或其他设备进行处理和分析。
ADC广泛应用于各个领域。
在音频设备中，ADC将声音信号转换为数字信号，使得我们能够通过电脑、手机等设备收听和录制音频。
在医疗仪器中，ADC将生物电信号转换为数字信号，帮助医生进行诊断和治疗。
在工业控制系统中，ADC用于采集各种传感器产生的模拟信号，实现自动控制和监测。
二、DAC的名词解释DAC，全称为数模转换器，是一种将数字信号转换为模拟信号的设备。
与ADC相反，DAC的主要功能是将计算机或其他数字设备产生的数字信号转换为可以用于驱动音频、视频等模拟设备的模拟信号。
DAC的工作原理可以简单描述如下：首先，DAC接收到来自计算机或其他数字设备产生的数字信号。
然后，通过解码和处理，将这些数字信号转换为模拟信号。
最后，模拟信号被放大，以便能够驱动扬声器、显示器等设备。
DAC的应用范围也非常广泛。
在音频设备中，DAC将数字音频信号转换为模拟音频信号，使我们能够欣赏到高质量的音乐。
在视频设备中，DAC将数字视频信号转换为模拟视频信号，实现高清影像的播放。
ADC和DAC有什么区别？
ADC（模数转换器）和DAC（数模转换器）是数字信号处理中常见的两种转换器，它们的主要区别如下：
1. 功能：ADC将连续的模拟信号转换为对应的数字表示，将模拟信号的电压、电流等连续变化转换为离散的数字编码。
而DAC则将数字信号转换为相应的模拟信号，将离散的数字编码转换为相应的模拟电压或电流。
2. 方向：ADC是模拟到数字的转换器，将模拟信号转换为数字数据；而DAC是数字到模拟的转换器，将数字数据转换为模拟信号。
3. 输入/输出：ADC的输入是模拟信号，通常是电压或电流等连续变化的信号；而输出是对应的数字编码。
DAC的输入是数字数据，通常是离散的二进制编码；而输出是相应的模拟信号，如电压或电流。
4. 应用领域：ADC广泛应用于从模拟传感器（如温度传感器、光传感器等）获取数据、音频信号处理、数字通信等领域。
DAC主要用于音频信号合成、数字音频处理、图像生成等领域。
5. 分辨率：ADC和DAC的性能指标包括分辨率，即数值表示的精确度。
ADC的分辨率表示数字输出的位数，通常以比特（bit）表示；而DAC的分辨率表示数字输入的位数，也通常以比特表示。
总的来说，ADC和DAC是互为逆过程的转换器，一个将模拟信号转换为数字信号，另一个将数字信号转换为模拟信号。
它们在信号处理和通信领域中发挥着重要的作用，并且经常一起应用于将模拟信号转换为数字形式、经过数字处理后再转换回模拟信号的过程中。
DAC的专业术语
∙Acquisition Time采集时间与采样A/D相关，在输入端使用跟踪/保持(T/H)放大器来采集和保持(以特定的容差)模拟输入信号。
采集时间是T/H放大器被置于跟踪模式后稳定到其终值所需要的时间。
∙Active Filter有源滤波器有源滤波器采用有源器件(例如运算放大器)来产生滤波器响应。
这种技术在高速应用中具备优势，因为不需要使用电感(高频率特性差)。
∙ADIsimADC™模数转换器(ADC)设计工具ADIsimADC工具可以帮助用户选择模数转换器(ADC)、执行评估以及排除故障。
它使用典型数据值，通过数学方式模拟所选ADC的一般行为，允许用户施加输入信号、设置编码（采样）速率以及在选定的ADC 上仿真FFT。
这款工具对于检查所选ADC的SNR、SFDR、SINAD、THD、ENOB等非常有用。
注意：这款工具不能完全模拟模数转换的各方面特性，不应用来代替实际硬件测试。
下载并使用这款工具的全功能版本，可以发现其它功能。
（更多信息请参考应用笔记AN-737 pdf）∙Adjacent Channel Leakage Ratio (ACLR)A ratio in dBc between the measured power within a channel relative to an adjacent channel.∙Adjacent Channel Power Ratio (ACPR)See Adjacent Channel Leakage Ratio (ACLR).∙Aliased Imaging混叠镜像这是一种利用故意混叠作为高频信号的技术，通常用于直接数字频率合成器(DDS)。
∙Aliasing混叠在一个数据采样系统中，为了避免损失数据，必须以FS>2FA的速率对模拟输入进行采样(Nyquist定理)。
遵从Nyquist定理，就能避免出现位于模拟信号和采样时钟频率之间的、频率为FS±FA的带内混叠信号。
ADC_DAC基础知识
图 图1.3 1.3 A/D A/D 转换器的输入输出特性及量 转换器的输入输出特性及量 化误差 化误差
1 ∆/2 2 ε q dε q ∆ ∫− ∆ / 2
(3) (4) 峰值信噪比: SNRP = 6.02m + 1.76 dB (5)
=
∆2 12
图1.4 改进的A/D 转换器的输入输出特性 及量化误差
D/A转换器
A/D 转换器
（一）全并行结构 (flash) A/D
1. 组成及原理
图2.1 3-bit flash A/D转换器框图
ADC指标测试方法
• 静态指标——码密度测试（CDT） • 动态指标——采样与FFT频谱分析
码密度测试（CDT）
• 码j的密度（码概率）对应于码宽Vj+1-Vj • 输入信号波形选择：三角波 or 正弦波? • 输入信号频率：fin与fs的关系 • 样本总数的确定
码密度测试原理——码密度与码宽度
图1.5 静态ADC指标
动态指标: • 信噪比(SNR)
是输出端信号功率与总的噪声功率的比 (通常采用正弦输入来测量)
• 信号与噪声加失真的比(SNDR)
是当输入为正弦时, 输出端信号功率与总噪声及谐波 功率的比.
• 有效位数(ENOB)
定义为:
ENOB =
SNDRp − 1.76 6.02
(8)
其中 SNDRP 是 转换器SNDR峰值的分贝表示.
• 动态范围
是满量程正弦输入功率与 SNR=0 dB 时 的正弦输入 功率的比值.
• A/D 转换器的分类
• 按采样频率划分：
– Nyquist 采样A/D – 过采样A/D
• 按性能划分：
– 高速度A/D – 高精度A/D
ADC和DAC主要技术指标简介
ADC和DAC主要技术指标简介2、AD转换器的主要技术指标1）分辨率（Resolution）指数字量变化一个最小量时模拟信号的变化量，定义为满刻度与2的比值。
分辩率又称精度，通常以数字信号的位数来表示。
2）转换速率（Conversion Rate）是指完成一次从模拟转换到数字的AD转换所需要的时间的倒数。
积分型AD的转换时间是毫秒级属低速AD，逐次比较型AD是微秒级属中速AD，全并行/串并行型AD 可达到纳秒级。
采样时间则是另外一个概念，是指两次转换的间隔。
为了保证转换的正确完成，采样速率（Sample Rate）必须小于或等于转换速率。
因此有人习惯上将转换速率在数值上等同于采样速率也是可以接受的。
常用单位是Ksps和Msps，表示每秒采样千/百万次（kilo/Million Samples per Second）3）量化误差（Quantizing Error）由于AD的有限分辩率而引起的误差，即有限分辩率AD 的阶梯状转移特性曲线与无限分辩率AD（理想AD）的转移特性曲线（直线）之间的最大偏差。
通常是1个或半个最小数字量的模拟变化量，表示为1LSB、1/2LSB。
4）偏移误差（Offset Error）输入信号为零时输出信号不为零的值，可外接电位器调至最小。
5）满刻度误差（Full Scale Error）满度输出时对应的输入信号与理想输入信号值之差。
6）线性度（Linearity）实际转换器的转移函数与理想直线的最大偏移，不包括以上三种误差。
其它指标有：绝对精度（Absolute Accuracy），相对精度（Relative Accuracy），微分非线性，单调性和无错码，总谐波失真（Total Harmonic Distortion缩写THD）和积分非线性。
3、DA转换器DA转换器的内部电路构成无太大差异，一般按输出是电流还是电压、能否作乘法运算等进行分类。
大多数DA转换器由电阻阵列和N 个电流开关（或电压开关）构成。
ADC与DAC专题学习
ADC与DAC专题学习ADC/DAC专题学习之一——ADC与DAC概念什么是ADC?“ADC”Analog-to-Digital Converter的缩写，指模/数转换器或者模拟/数字转换器。
真实世界的模拟信号，例如温度、压力、声音或者图像等，需要转换成更容易储存、处理和发射的数字形式。
模/数转换器可以实现这个功能。
什么是DAC?“DAC”是Digital-to-Analog Canverter的缩写，指数/模转换器或者数字/模拟转换器。
ADC和DAC有什么区别？不，这不是一个“愚弄人的”问题或脑筋急转弯，并且我认为我们的读者都非常清楚模数转换器(ADC)及数模转换器(DAC)的基本功能。
但在如何使用这些转换器以及人们的认知度上也存在着哲理性区别。
用最简单的话讲，ADC是用来捕获大量未知的信号，并把它转换成已知的描述。
相反，DAC是接受完全已知的、深刻理解的描述，然后“简单地”产生等效的模拟数值。
简而言之，DAC工作在确定的领域，而ADC则工作在随机输入信号和未知性领域，只要输入在规定的范围内。
在传统的信号处理理论中，比如在Harry L.Van Trees的经典著作Detection, Estimation, and Modulation Theory中介绍的那样，信号处理面临着不同程度的挑战。
举例来说，一个特征参数已经相当明了的信号(如受到AM调制的模拟信号)与一个充满了许多未知参数的信号(如受到噪声干扰的雷达反射波)相比，评估起来要容易得多。
因此ADC面临的挑战确实要比DAC大得多。
为了充分发挥ADC的功能，特别是较高性能(速度或精度)的ADC，需要采用精心设计的模拟信号调节输入信道，通常还带有与ADC本身精确匹配的ADC驱动器。
DAC的设计要简单得多。
不过这种相对的简单不应让设计师对DAC设计产生松懈心理。
实际应用中设计师很容易对DAC的模拟输出电路不予以足够的重视，比如在摆率、输出驱动(电压、电流、范围)等参数和负载故障保护方面，而这样做很容易导致原型评估和产品现场应用时发生令人头疼的电路和系统级问题。
DAC和ADC的个常用专业技术术语解析
术语“双极性”表示信号在某个基准电平上、下摆动。单端系统中,输入通常以模拟地为基准，所以双极性信号为在地电平上、下摆动的信号。差分系统中，信号不以地为基准,而是正输入以负输入为参考,双极性信号则指正输入信号能够高于和低于负输入信号。
共模抑制(CMRR)
共模抑制是指器件抑制两路输入的共模信号的能力。共模信号可以是交流或直流信号，或者两者的组合。共模抑制比（CMRR)是指差分信号增益与共模信号增益之比。ＣMＲR通常以分贝(dＢ）为单位表示。
DAC和ADＣ的个常用技术术语解析
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采集时间
采集时间是从释放保持状态（由采样－保持输入电路执行）到采样电容电压稳定至新输入值的1 ＬSＢ范围之内所需要的时间。采集时间(Tacq)的公式如下:
全功率带宽（FPBW)
ＡDＣ工作时施加的模拟输入信号等于或接近转换器的规定满幅电压。然后将输入频率提高到某个频率,使数字转换结果的幅值降低3dＢ。该输入频率即为全功率带宽。
满幅(FS)误差
满幅误差为触发跳变至满幅编码的实际值与理想模拟满幅跳变值之差。满幅误差等于“失调误差+增益误差”，如下图所示。
FＳ增益误差(ＤAＣ)
有效位数（ENOB)
ＥNOB表示一个ＡDC在特定输入频率和采样率下的动态性能。理想ADＣ的误差仅包含量化噪声。当输入频率升高时，总体噪声（尤其;失真比（SINAD）”)。满幅、正弦输入波形的EＮＯＢ由下式计算:
加载-感应输出
一种测量技术,在电路的远端点加载电压(或电流），然后测量(检测）产生的电流(或电压)。例如，带有集成输出放大器的ＤAC有时就包含加载-感应输出。输出放大器可提供反相输入用于外部连接，反馈通路必须通过外部形成闭环。
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采集时间采集时间是从释放保持状态（由采样-保持输入电路执行）到采样电容电压稳定至新输入值的1 LSB范围之内所需要的时间。
采集时间（Tacq）的公式如下：混叠根据采样定理，超过奈奎斯特频率的输入信号频率为“混叠”频率。
也就是说，这些频率被“折叠”或复制到奈奎斯特频率附近的其它频谱位置。
为防止混叠，必须对所有有害信号进行足够的衰减，使得ADC不对其进行数字化。
欠采样时，混叠可作为一种有利条件。
孔径延迟ADC中的孔径延迟（tAD）是从时钟信号的采样沿（下图中为时钟信号的上升沿）到发生采样时之间的时间间隔。
当ADC的跟踪-保持切换到保持状态时，进行采样。
孔径抖动孔径抖动（tAJ）是指采样与采样之间孔径延迟的变化，如图所示。
典型的ADC孔径抖动值远远小于孔径延迟值。
二进制编码（单极性）标准二进制是一种常用于单极性信号的编码方法。
二进制码（零至满幅）的范围为从全0 （00.。
.000）到全1的正向满幅值（11.。
.111）。
中间值由一个1 （MSB）后边跟全0 （10.。
.000）表示。
该编码类似于偏移二进制编码，后者支持正和负双极性传递函数。
双极性输入术语“双极性”表示信号在某个基准电平上、下摆动。
单端系统中，输入通常以模拟地为基准，所以双极性信号为在地电平上、下摆动的信号。
差分系统中，信号不以地为基准，而是正输入以负输入为参考，双极性信号则指正输入信号能够高于和低于负输入信号。
共模抑制（CMRR）共模抑制是指器件抑制两路输入的共模信号的能力。
共模信号可以是交流或直流信号，或者两者的组合。
共模抑制比（CMRR）是指差分信号增益与共模信号增益之比。
CMRR通常以分贝（dB）为单位表示。
串扰（Crosstalk）串扰表示每路模拟输入与其它模拟输入的隔离程度。
对于具有多路输入通道的ADC，串扰指从一路模拟输入信号耦合到另一路模拟输入的信号总量，该值通常以分贝（dB）为单位表示；对于具有多路输出通道的DAC，串扰是指一路DAC输出更新时在另一路DAC输出端产生的噪声总量。
微分非线性（DNL）误差对于ADC，触发任意两个连续输出编码的模拟输入电平之差应为1 LSB （DNL = 0），实际电平差相对于1 LSB的偏差被定义为DNL。
对于DAC，DNL误差为连续DAC编码的理想与实测输出响应之差。
理想DAC响应的模拟输出值应严格相差一个编码（LSB）（DNL = 0）。
（DNL指标大于或等于1LSB保证单调性。
）（见“单调”。
）数字馈通数字馈通是指DAC数字控制信号变化时，在DAC输出端产生的噪声。
在下图中，DAC输出端的馈通是串行时钟信号噪声的结果。
动态范围动态范围定义为器件本底噪声至其规定最大输出电平之间的范围，通常以dB表示。
ADC的动态范围为ADC能够分辨的信号幅值范围；如果ADC的动态范围为 60dB，则其可分辨的信号幅值为x至1000x。
对于通信应用，信号强度变化范围非常大，动态范围非常重要。
如果信号太大，则会造成ADC输入过量程；如果信号太小，则会被淹没在转换器的量化噪声中。
有效位数（ENOB）ENOB表示一个ADC在特定输入频率和采样率下的动态性能。
理想ADC的误差仅包含量化噪声。
当输入频率升高时，总体噪声（尤其是失真分量）也增大，因此降低ENOB和SINAD（参见“信号与噪声+失真比（SINAD）”）。
满幅、正弦输入波形的ENOB由下式计算：加载-感应输出一种测量技术，在电路的远端点加载电压（或电流），然后测量（检测）产生的电流（或电压）。
例如，带有集成输出放大器的DAC有时就包含加载-感应输出。
输出放大器可提供反相输入用于外部连接，反馈通路必须通过外部形成闭环。
全功率带宽（FPBW）ADC工作时施加的模拟输入信号等于或接近转换器的规定满幅电压。
然后将输入频率提高到某个频率，使数字转换结果的幅值降低3dB。
该输入频率即为全功率带宽。
满幅（FS）误差满幅误差为触发跳变至满幅编码的实际值与理想模拟满幅跳变值之差。
满幅误差等于“失调误差+增益误差”，如下图所示。
FS增益误差（DAC）数/模转换器（DAC）的满幅增益误差为实际与理想输出跨距之差。
实际跨距为输入设置为全1时与输入设置为全0时的输出之差。
所有数据转换器的满幅增益误差都与选择用于测量增益误差的基准有关。
增益误差ADC或DAC的增益误差表示实际传递函数的斜率与理想传递函数的斜率的匹配程度。
增益误差通常表示为LSB或满幅范围的百分比（%FSR），可通过硬件或软件校准进行消除。
增益误差等于满幅误差减去失调误差。
增益误差漂移增益误差漂移指环境温度引起的增益误差变化，通常表示为ppm/°C。
增益一致性增益一致性表示多通道ADC中所有通道增益的匹配程度。
为计算增益的一致性，向所有通道施加相同的输入信号，然后记录最大的增益偏差，通常用dB表示。
尖峰脉冲尖峰脉冲指MSB跳变时在DAC输出端产生的电压瞬态振荡，通常表示为nV？s，等于电压-时间曲线下方的面积。
谐波周期信号的谐波为信号基频整数倍的正弦分量。
积分非线性（INL）误差对于数据转换器，积分非线性（INL）是实际传递函数与传递函数直线的偏差。
消除失调误差和增益误差后，该直线为最佳拟合直线或传递函数端点之间的直线。
INL往往被称为“相对精度”。
互调失真（IMD）IMD是指由于电路或器件的非线性产生的原始信号中并不存在的新频率分量的现象。
IMD包括谐波失真和双音失真。
测量时，将其作为将所选交调产物（即IM2至IM5）的总功率与两个输入信号（f1和f2）的总功率之比。
2阶至5阶交调产物如下：·2阶交调产物（IM2）：f1 + f2、f2 - f1·3阶交调产物（IM3）：2 x f1 - f2、2 x f2 - f1、2 x f1 + f2、2 x f2 + f1·4阶交调产物（IM4）：3 x f1 - f2、3 x f2 - f1、3 x f1 + f2、3 x f2 + f1·5阶交调产物（IM5）：3 x f1 - 2 x f2、3 x f2 - 2 x f1、3 x f1 + 2 x f2、3 x f2 + 2 x f1最低有效位（LSB）在二进制数中，LSB为最低加权位。
通常，LSB为最右侧的位。
对于ADC或DAC，LSB的权重等于转换器的满幅电压范围除以2N，其中N为转换器的分辨率。
对于12位ADC，如果满幅电压为2.5V，则1LSB = （2.5V/212） = 610μVMSB跳变MSB 跳变（中间刻度点）时，MSB由低电平变为高电平，其它所有数据位则由高电平变为低电平；或者MSB由高电平变为低电平，而其它数据位由低电平变为高电平。
例如，01111111变为10000000即为MSB跳变。
MSB跳变往往产生最严重的开关噪声（见尖峰脉冲）。
/b》单调在序列中，如果对于每个n，Pn + 1总是大于或等于Pn，则说该序列单调增大；类似地，如果对于每个n，Pn + 1总是小于或等于Pn，则说该序列单调减小。
对于DAC，如果模拟输出总是随DAC编码输入的增大而增大，则说该DAC是单调的；对于ADC，如果数字输出编码总是随模拟输入的增大而增大，则说该ADC是单调的。
如果转换器的DNL误差不大于±1LSB，则能够保证单调。
最高有效位（MSB）在二进制数中，MSB为最高加权位。
通常，MSB为最左侧的位。
乘法DAC （MDAC）乘法DAC允许将交流信号施加至基准输入。
通过将感兴趣的信号连接至基准输入，并利用DAC编码缩放信号，DAC可用作数字衰减器。
无丢失编码当斜线上升信号施加至ADC的模拟输入端时，如果ADC产生所有可能的数字编码，则该ADC 无丢失编码。
奈奎斯特频率奈奎斯特定理说明：ADC的采样率必须至少为信号最大带宽的两倍才能无失真地完整恢复模拟信号。
该最大带宽被称为奈奎斯特频率。
偏移二进制编码偏移二进制是一种常用于双极性信号的编码方法。
在偏移二进制编码中，负向最大值（负向满幅值）用全0 （00.。
.000）表示，正向最大值（正向满幅值）用全1 （11.。
.111）表示。
零幅由一个1 （MSB）后边跟全0 （10.。
.000）表示。
该方法与标准二进制类似，后者常用于单极性信号（参见二进制编码，单极性）。
失调误差（双极性）双极性转换器失调误差的测量与单极性转换器失调误差的测量类似，但在双极性传递函数的中间点测量零幅处的误差（参见失调误差单极性）失调误差（单极性）失调误差常称为“零幅”误差，指在某个工作点，实际传递函数与理想传递函数的差异。
对于理想数据转换器，第一次跳变发生在零点以上0.5LSB处。
对于ADC，向模拟输入端施加零幅电压并增加，直到发生第一次跳变；对于DAC，失调误差为输入编码为全0时的模拟输出。
失调误差漂移失调误差漂移指环境温度引起的失调误差变化，通常表示为ppm/°C。
过采样对于ADC，如果采样模拟输入的频率远远高于奈奎斯特频率，则称为过采样。
过采样有效降低了噪底，所以提高ADC的动态范围。
提高动态范围又进而提高了分辨率。
过采样是Σ-Δ ADC 的基础。
相位匹配相位匹配表示施加至多通道ADC所有通道的完全相同信号的相位匹配程度。
相位匹配指所有通道中的最大相位偏移，通常用度表示。
电源抑制比（PSRR）电源抑制比（PSRR）指电源电压变化与满幅误差变化之比，以dB表示。
量化误差对于ADC，量化误差定义为实际模拟输入与表示该值的数字编码之间的差异（参见“量化”）。
比例测量施加至ADC电压基准输入的电压不是恒定电压，而是与施加至变送器（即负载单元或电桥）的信号成比例。
这种类型的测量称为比例测量，它消除了基准电压变化引起的所有误差。
下图中使用电阻桥的方法就是比例测量的一个例子。
分辨率ADC分辨率为用于表示模拟输入信号的位数。
为了更准确地复现模拟信号，就必须提高分辨率。
使用较高分辨率的ADC也降低量化误差。
对于DAC，分辨率与此类似：DAC的分辨率越高，增大编码时在模拟输出端产生的步进越小。
有效值（RMS）交流波形的RMS值为有效直流值或该信号的等效直流信号。
计算交流波形的RMS值时，先对交流波形进行平方以及时间平均，然后取其平方根。
对于正弦波，RMS值为峰值的 2/2 （或0.707）倍，也就是峰-峰值的0.354倍。
采样率/频率采样率或采样频率以“采样/秒”（sps）表示，指ADC采集（采样）模拟输入的速率。
对于每次转换执行一次采样的ADC（如SAR、Flash ADC或流水线型ADC），采样速率也指吞吐率。
对于Σ-Δ ADC，采样率一般远远高于数据输出频率。
建立时间对于DAC，建立时间是从更新（改变）其输出值的命令到输出达到最终值（在规定百分比之内）之间的时间间隔。
建立时间受输出放大器的摆率和放大器振铃及信号过冲总量的影响。