34.2Характеристики ЦАП

У ЦАП при послідовному зростанні значення вхідного цифрового сигналу D(t) від 0 до (2ⁿ-1) через одиницю молодшого розряду вихідний сигнал U_вих(t) створює ступінчасту криву. Таку залежність називають характеристикою перетворення ЦАП. Для ідеалізованого ЦАП з безмежним числом розрядів характеристика перетворення представляє собою пряму лінію, що проходить через початок координат. Вихідним сигналом ЦАП є струм або ж напруга. Вихідний сигнал ЦАП може бути однополярним або ж двохполярним. Важливими точками характеристики перетворення ЦАП є:

- нуль – точка характеристики, що відповідає нульовому значенню напруги на виході ЦАП;

- повна шкала (діапазон перетворення) – значення сигналу на виході ЦАП для точки на межі характеристики, що є протилежною до нульової (для двохполярного режиму можуть нормуватися два значення – для додатного і від’ємного діапазонів відповідно). В подальшому будемо розглядати характеристики ЦАП з виходом по напрузі, для яких повна шкала (діапазон перетворення) представлені значенням напруги U_д.

Для реального ЦАП з обмеженим числом розрядів за відсутності похибки середні точки сходинок розміщені на ідеальній прямій 1 (рис. 3), якій відповідає ідеальна характеристика перетворення. Реальна характеристика перетворення може суттєво відрізнятись від ідеальної розмірами та формою сходинок, а також розміщенням на площині координат.

Рис. 3 – Статична характеристика перетворення ЦАП

Характеристики ЦАП до певної міри відрізняються від відповідних характеристик схем інших класів. Тому наведемо визначення деяких основних параметрів і термінів, що використовуються для оцінки якості ЦАП.

Найменший (молодший) значущий розряд (МЗР) – це розряд вхідного цифрового сигналу з найменшими вагою чи приростом аналогового сигналу, що відповідає цьому розряду. МЗР представляє собою найменший можливий стрибкоподібний приріст аналогового сигналу, що для n-розрядного ЦАП дорівнює (U_д/ (2ⁿ- 1).

Найбільший(старший) значущий розряд (СЗР) є розрядом вхідного цифрового сигналу з найбільшими вагою чи приростом рівня аналогового сигналу, що відповідає цьому розряду. В ЦАП з двійковими розрядами СЗР викликає зміну величини аналогового вихідного сигналу на половину його діапазону (U_д/ 2).

Розділова здатністьхарактеризує можливу кількість рівнів аналогового сигналу на виході ЦАП, яка зазвичай виражається числом двійкових розрядів вхідного цифрового сигналу перетворювача. При розділовій здатності в n двійкових розрядів перетворювач повинен забезпечувати формування 2ⁿ дискретних рівнів вихідного аналогового сигналу.

Розділову здатність ще можна представити як приріст напруги U_вих на виході ЦАП при перетворенні суміжних значень D_j, котрі відрізняються на одиницю молодшого розряду. Цей приріст називається кроком квантування. Для ЦАП, що забезпечують перетворення двійкового коду, номінальне значення кроку квантування (величина кванту) визначається за формулою

q=U_д/(2ⁿ-1), (1)

де U_д – номінальна максимальна вихідна напруга ЦАП (напруга повної шкали або діапазон перетворення), n – розрядність ЦАП. Чим більша розрядність перетворювача, тим вища його розділова здатність.

Точність характеризується похибками відхилення аналогового вихідного сигналу від розрахункового значення. Точність може бути виражена в процентах від повного діапазону зміни вихідного сигналу U_д, числом двійкових розрядів з гарантованою точністю або ж числом МЗР (чи частиною МЗР, якщо похибка є меншою ніж один МЗР).

Необхідно зауважити, що розділова здатність і точність не одне і те саме. Наприклад, при розділовій здатності 12 двійкових розрядів може бути забезпечена точність на рівні 10 двійкових розрядів, і навпаки.

Розглянемо похибки, які характеризують статичну точність ЦАП. Це похибки зміщення нуля, повної шкали і лінійності. Похибки ЦАП ілюструються рис. 4. Абсолютна похибка зміщення нуля – значення U_вих, що відповідає вхідному коду ЦАП для нульової точки шкали. Ця похибка є адитивною складовою повної похибки ЦАП і викликає зміщення передатної характеристики ЦАП

а) б)

в) г)

⇐ Предыдущая 1 234 Следующая ⇒