Параметры цап

При разработке и эксплуатации ЦАП пользуются понятиями параметров преобразователей: разрешающая способность, нелинейность, время установления, которые характеризуют точность и скорость преобразования.

Разрешающая способностьопределяется числом разрядов входного цифрового кода, в общем случае число разрядов определяется двоичным логарифмом максимального числа кодовых комбинаций на входе ЦАП.

Нелинейность(_L) характеризует степень отклонения выходного значения сигнала от идеального и записывается в значениях единицы младшего разряда (ЕМР). ЕМР – это приращение выходного сигнала, соответствующие изменению кодовой комбинации в младшем разряде входного кода:

(7)

Обычно под идеальным значением подразумевается “наилучшая” линия, либо линия, соединяющая начальную (при наличии нулей во всех разрядах) и конечную (при наличии единиц во всех разрядах) точки характеристики преобразования (рис. 4).

Иногда дополнительно вводится понятие дифференциальная нелинейность, под которой подразумевают отличие реальной ступеньки от идеальной при определённом коде. Дифференциальная нелинейность также представляется в значениях ЕМР.

По форме представления понятию нелинейности близко понятие монотонности ХП, хотя по существу эти понятия разные.

Монотонность ХП– это соответствие знака приращения мгновенных значений входного и выходного сигналов преобразователя. Для нелинейных преобразователей это не всегда справедливо.

Рис. 4. К определению (_L): 1 – оговоренная прямая линия;

2 – действительная ХП

Время установления выходного аналогового сигнала(t_уст) характеризует промежуток времени с момента поступления входного кода до того момента, когда величина его изменения относительно установившегося значения станет меньше ЕМР преобразователя. Иными словами, до того момента, когда выходной аналоговый сигнал войдёт в зону (и не выйдет из неё) шириной, равной ЕМР, середина которой совпадает с установившимся значением преобразованной величины (рис. 5).

В практическом применении ЦАП важными параметрами являются также напряжение смещения нуля на выходе (U_см0) и выброс выходного напряжения (тока).

Рис. 5. К определению времени установления

Напряжение смещения нуля– это напряжение постоянного тока на выходе ЦАП при входном коде, соответствующем начальной точке характеристики преобразования, измеряется в значениях ЕМР. Значение напряжения смещения нуля преобразователя определяет параллельный сдвиг действительной ХП и не вносит нелинейности. В технической литературе указанный параметр называют аддитивной погрешностью.

Выброс выходного напряжения. Определяется амплитудой импульса напряжения на выходе ЦАП при заданном изменении кода. Одна из причин возникновения выбросов заключается в неидеальности характеристик переключения аналоговых ключей в разрядах ЦАП. Наиболее значительны выбросы при смене кодовой комбинации 011…11 на 100…00. В этом случае в переключении участвуют все разрядные аналоговые ключи и возможен один из двух вариантов (А или Б), показанных на рис. 6.

Рис. 6. Выбросы выходного напряжения

Если ключевой элемент старшего разряда ЦАП замкнётся раньше, чем разомкнутся ключевые элементы младших разрядов (вариант А), то на выходе преобразователя появится положительный выброс. Если же ключевой элемент старшего разряда разомкнётся позже, чем это сделают ключевые элементы младших разрядов (вариант Б), то на выходе ЦАП появится отрицательный выброс.

Кроме указанных параметров, в паспортных данных ЦАП часто регламентируют понятия температурных коэффициентов напряжения смещения нуля, максимальной амплитуды шума, дрейф напряжения смещения нуля и т.д.