主要内容■ADC和DAC概述■ADC的主要应用ADC的基本原理和分类■DAC与信号重建■ADC主要指标和测试方法■ADC的主要电路模块几种主要的ADC西学文通大学模数转换器XIANHAOTONG UNIVERSITY21/242Lab of Mixed-Signal Systems
模数转换器 21 /242 Lab of Mixed-Signal Systems 主要内容 ADC和DAC概述 ADC的主要应用 ADC的基本原理和分类 DAC与信号重建 ADC主要指标和测试方法 ADC的主要电路模块 几种主要的ADC
ADC精度与量化误差MSB理想的3位ADC的输入/输出特性hDigitalOutputVmA/D111......110*MLSB101100可分辨的最小输入电压011Ves010=LSB△=2N001ILSBAnaloginput000VFs:ADC的满幅度输入电压0243444546474VesAN=log2△.LSBA=±error二±一22位数越多→精度越高西学文通大学模数转换器XIANHAOTONGUNIVERSITY22/242Lab of Mixed-Signal Systems
模数转换器 22 /242 Lab of Mixed-Signal Systems ADC精度与量化误差 FS 2N V Δ= = LSB 可分辨的最小输入电压 VFS：ADC的满幅度输入电压 FS 2 log V N = Δ 位数越多精度越高 理想的3位ADC的输入/输出特性 1 1 2 2 error LSB =± Δ=± ⋅
量化误差的表示量化误差：模拟输入与数字输出经76543210ideal converterwithinfinitebits过理想DAC之后的差值eOADCcharacteristics也称为余量电压或量化噪声2351O67148Residue2[s7]IdealinADCDAC:0uoneznuen-0.5023-1456781ADC Input Voltage[A]西学文通大学模数转换器XIANIAOTONCUNIVERSIT23/242Lab ofMixed-SignalSystems
模数转换器 23 /242 Lab of Mixed-Signal Systems 量化误差的表示 量化误差：模拟输入与数字输出经 过理想DAC之后的差值 也称为余量电压或量化噪声
量化噪声功率和SONR通常可认为量化噪声为[-/2,△/2]内的均匀分布A P(e)14p(e)=|lel≤含其它[042-会e■其均值为: m=E[(e(n)=J,p(e)de=0最大SQNR方差即量化噪声的功率为：2N△1(Ves)?1A2222 = E[(e(n)-m.)]=[(e-m.) p(e)deSQNRmax =10log10=10logio4212431212设电路噪声<<量化噪声功率，则动态范围为dB=6.02N+1.76满幅度信号功率DRmax =10log10ADC精度每增加1位，其SONR增加约6dB量化噪声功率西安文通大学模数转换器KIANIIAOTONGUNIVERSIT24/242Lab of Mixed-Signal Systems
模数转换器 24 /242 Lab of Mixed-Signal Systems 量化噪声功率和SQNR 通常可认为量化噪声为[−Δ/2, Δ/2]内的均匀分布 其均值为： 方差即量化噪声的功率为： 设电路噪声<<量化噪声功率,则动态范围为 2 Δ − 1 Δ P e( ) e 2 Δ 1 ( ) 2 0 e p e Δ ≤ = Δ 其它 2 2 [( ( )] ( ) 0 m E e n p e de e Δ Δ − == = 2 2 2 2 2 [( ( ) ) 1 ) 2 ] ( )( σ E e n m e m p e de e e Δ Δ − = − Δ = − = max 10 DR =10log 满幅度信号功率 量化噪声功率 2 2 max 10 10 2 2 1 12 () ( ) 22 2 2 10log 10l 6. og 12 1 0 6 2 2 1.7 N VFS SQNR N dB Δ = Δ Δ = + = 最大SQNR ADC精度每增加1位，其SQNR增加约6dB
失调、满幅度误差ADC characteristicsOidealconverter失调、满幅度误差：6Full-scale实际转换特性与理想转换特5error性的整体偏移4很容易用后续数字信号处理消除3对信号范围有影响21Offseterror0023567814-1ADCInputVoltage[LSB]西学文通大学模数转换器XIANHAOTONGUNIVERSITY25/242Lab of Mixed-Signal Systems
模数转换器 25 /242 Lab of Mixed-Signal Systems 失调、满幅度误差 失调、满幅度误差： 实际转换特性与理想转换特 性的整体偏移 很容易用后续数字信号处理 消除 对信号范围有影响