DAC基礎知識：靜態技術規格

　　差分非線性

　　差分非線性 (INL) 是一個靜態技術規格，有時也被稱為差分線性。DNL是實際模擬輸出步長與1LSB的理想步長值的最大偏離。這在整個實際轉換函數曲線上進行評估(圖6)。由于每個代碼也許都需要調整，所以很難校準這個DAC誤差。

　　圖6

　　DNL代表每個實際電壓輸出與理想曲線間的差異。一個12位DAC DNL誤差曲線，其中x軸等于DAC代碼(0至4095)，而y軸等于DNL。

　　例如，一個對于1 LSB數字代碼變化發生1.5 LSB輸出改變的DAC表現出0.5 LSB的差分非線性。DNL大于1也許說明存在缺失的代碼。差分非線性的測量單位為分數位或滿量程的百分比。出現DNL問題的DAC所生成的誤差會影響到增益控制應用。

　　單調性

　　作為一名音樂家，我從來都不理解這個術語的來源。在音樂領域，單調的定義就是只有一個音調。但接下來我們要從另外一個角度來看看這個DAC技術規格的定義。

　　少于 -1 LSB的差分非線性為DAC產生一個非單調轉換函數(圖7)。如果DAC是非單調的，那么DAC模擬輸出的振幅小于數字輸入代碼的增加量，反之亦然。

　　圖7

　　非單調DAC運行狀態在模數轉換關系中出現反轉。

　　一個DAC所表現出的任何非單調運行狀態無法確定是否會對系統造成影響。例如，在音頻應用中，聽眾能夠聽到一個短暫的較小的模擬輸出電壓，而無法察覺較大的輸入代碼。在另外的應用中，這會是一個很明顯的問題，有可能導致系統振蕩。例如，在一個DC電機控制系統中，相對于輸入代碼的增加而產生的模擬輸出電壓減少，也許很容易地被誤解為系統將通過減少輸入代碼來執行校正。

　　積分非線性

　　另外一個DAC靜態技術規格為積分非線性 (INL)，它是DAC真實轉換函數到理想轉換函數輕微偏離的測量值(圖8)。積分非線性、線性誤差、或者INL是DNL誤差的最高值。這個技術規格使用最優直線或端到端(端點線性)直線來量化INL，單位為LSB。

　　圖8

　　INL技術規格定義了最優直線或端到端直線與理想DAC轉換函數之間的最差情況距離。

　　諸如仲裁波形發生器的應用需要有較好的INL。

　　在數據表之間比較技術規格

　　當將一個數據表與另一個數據表進行比較時，技術規格也許會有不同的測量單位。例如，在一個數據表中，偏移誤差的單位也許是伏，而在另外一個數據表中，單位也許是LSB或FSR的百分比。表1提供了在LSB、伏、FSR百分比和PPM(百萬分率)之間的轉換計算方法。

　　表1 技術規格單位轉換

　　結論

　　DAC的偏移、增益、INL、和DNL運行狀態會以多種方式影響總體系統的有效性。但是，還有很多其它的影響因素。在這個DAC系列的第4部分，我們將涉及動態技術規格的定義，諸如穩定時間、毛刺脈沖和噪聲。