理解和應用數模轉換器

　　通過提高DAC的采樣率，可以減輕對重構濾波器的設計要求。然而，以較高的速率向DAC輸入數據不僅非常困難，而且成本很高。過采樣和插值的概念現已經廣泛應用于ADC和DAC中，也被應用于ADI公司的高速TxDAC系列的一些產品中，這樣不僅降低了濾波器的成本，而且提高了性能。其實現方法是以fc速率輸入的N位數據被傳遞到一個頻率為Kfc的數字插值濾波器，所增加的數據采樣點是通過插值濾波器計算出來的，然后再去驅動一個速率為Kfc的N位DAC。DAC即采用的是過采樣，插值和噪聲整形技術實現。

　　DAC的應用

　　1. 在LCD中用來控制白色LED背光亮度

　　如圖7中所示，環境亮度檢測器輸出一個正比于現有光線亮度的電流，TIA(跨導放大器)將這個小電流轉變成一個電壓，再把這個電壓送入A/D轉換器。系統中的微控制器讀出A/D的輸出，并通過I2C接口對數字電位器進行設定。數字電位器被連接到白色LED驅動器ADM8846的Rset引腳，從而改變了它提供給LED的輸出電流，這樣就完成了對LED的亮度控制。在上電時， AD5245預置為中間阻值。

　　2. 6通道視頻編碼器ADV7322同時在標清TV和高清TV上顯示視頻的應用

　　圖8所示的是6通道視頻編碼器ADV7322同時在標清TV和高清TV上顯示視頻的應用。圖中上面的高清TV視頻信號是將模擬的Y、Pr、Pb信號分開，使用三條線纜來獨立傳輸，而下面的標清TV輸入的是復合視頻信號，ADV7322的6路輸出都要加緩沖器以驅動高清和標清的顯示器。此外，由于AD8061具有出色的適合視頻應用的參數特性，所以這里選用AD8061做緩沖器。ADV7322的輸出還可能根據連接設備的需要，加一個模擬低通濾波器以實現反鏡像濾波。最后需要說明的一點是，雖然ADV7322含有片上基準，但可能還要考慮使用一個更好的外部基準來優化其性能，比如AD1580。

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　　問答選編

　　問：DAC的兩個指標即非線性誤差和建立時間，都分別是什么涵義？
　　答：非線性分為差分非線性和積分非線性。其中差分非線性 (DNL)是兩個相鄰代碼之間的差值相對于理想的1個LSB 的誤差，積分非線性（INL）是實際輸出的曲線與理想曲 線的誤差，可以理解為INL是DNL累加的結果。建立 時間可以理解為從輸出電壓離開一個具有指定誤差范圍 電平到穩定地進入目標誤差范圍電平的時間。

　　問：電阻和電容型DAC的優缺點有哪些?
　　答：它們只是制作工藝上的不同，具體參數要通過手冊得到。 電阻型DAC是用晶圓級薄膜激光微調的，電容型DAC 是用精密的光刻技術控制的，并且還另外增加了一些電 容和開關用于出廠前的微調，或者在完成安裝之后的系 統級自校準調試過程中使用。

　　問：單端輸入和雙端輸入各有什么優缺點？
　　答：單端輸入和雙端輸入一般是針對ADC而言的，單端的 就是指對地的輸入電壓，而雙端的會抑制掉共模干擾，所 以性能會好一些。

　　問：R-2R架構的DAC有什么特點？
　　答：首先R-2R網絡對于電阻的匹配比較容易，它不關心電 阻的具體阻值，只關心1：2的比例。這種架構有電壓和 電流兩種工作方式，其輸入阻抗或輸出阻抗固定。而且 這種架構的直流特性相對其他架構會比較好。

　　問：電阻和電容型DAC哪個轉換精度更高？
　　答：轉換精度大小和結構沒有必然的聯系，不同的結構都可 以有很高或者一般的精度。因此對于具體的精度，可 以參考具體的型號進行比較。

　　問：影響數模轉換器精度的干擾因素有哪些？
　　答：除了DAC本身的性能指標以外，干擾因素主要來自電源，參考電壓的干擾也會影響精度。另外，PCB布線的好 壞也會有影響。

　　問：提高數模轉換器精度的方法有哪些？
　　答：首先，要選擇性能指標可以達到系統要求的DAC芯片。 在設計中，為了達到更好的精度，需要注意電源和參考電 壓的精度。還有就是PCB布線，比如數字和模擬的分割等等。

　　問：溫度和環境的電磁噪聲對DAC的工作產生干擾嗎？有 什么危害嗎？
　　答：會產生干擾。對于模擬器件來說，對噪聲非常敏感，在設 計電路時就要考慮噪聲對DAC的影響，比如需要實現高 精度的控制，就得選擇高精度的16位或18位的DAC，此時噪聲將直接影響系統能達到的精度。

　　問：如何有效消除數模轉換引起的噪音?
　　答：DAC切換的時候會有一些毛刺，這是由DAC內部結構 造成的。可以通過濾波進行濾除。會有一些頻率落在信 號頻率附近而無法濾除的，這就需要在DAC內部設計中 進行處理。目前的DAC產品，通常都是可以滿足要求的。

　　問：在高速DAC設計中，PCB板的布線有什么需要特別注 意的地方？
　　答：首先DAC布線要注意數字地和模擬地的分開，模擬和 數字供電電源合理放置電容去藕。
　　DAC的輸出在layout 要注意耦合電容的大小以免影響DAC的建立時間。

　　問：是否DAC的位數越高，信號失真就越小？圖像也更清 晰穩定？
　　答：DAC的位數越高，輸出分辨率就越高，但系統的整體誤 差和失真性能還要由許多外圍電路決定。

　　問：如何判斷一個轉換器是否為高分辨率？
　　答：轉換器的位數決定其分辨率，16位的DAC的精度要比 10位的精度高。

　　問：DAC作為信號發生器的時候，后面部分是否一定要添加 輸出緩沖保護電路及低通濾波？
　　答：增加緩沖是為了增加驅動能力，如果要產生單頻信號， 是需要一個低通濾波器 。

　　問：DAC和MCU的接口方式有哪些？
　　答：大多數的DAC會使用I2C、3線或4線SPI的標準接口， 有些會使用并行接口。

　　問：ADI的DDS芯片能產生什么波形？波形的頻率、幅值、 相位都可調嗎？
　　答：可以產生正弦波形，有些型號還可以產生方波和三角 波。頻率、幅值、相位都是可以調的，不過具體的可調范 圍要參考具體的片子，比如AD995X系列 。

　　問：音頻DAC和普通DAC相比除了采樣率，還存在哪些區別？
　　答：有的音頻DAC對數字輸入的格式和頻率有特定的要 求，比如有內插功能，輸入數字信號有類似幀的結構。

　　問：如果對視頻信號進行數模/模數轉換應如何選擇轉換器， 關鍵規格包括哪幾個方面？
　　答：ADI針對視頻信號，有專門的芯片，主要就是對分辨率 和精度的支持，比如ADV7179，ADV7180等。