本系列文章分为5个部分，第一部分介绍采样的概念以及奈奎斯特（Nyquist）采样准则。第5部分同样也说明了如何运用欠采样和抗混叠滤波器。

第二部分解释ADC和DAC如何通过均衡误差、偏移误差和其它的直流误差而引入噪声。

第三部分，介绍实际ADC中的失真和噪声。

第四篇，介绍抖动、延迟和其它ADC中的误差。

第5部分，介绍DAC的性能，包括毛刺脉冲和滚降。

1. 什么是小信号带宽（SSBW）？

小信号带宽（Small Signal Bandwidth (SSBW)）是指在指定的幅值输入信号及特定的频率下，它的输出幅值比低频时的输出幅值下降指定值时，该特定频率为小信号带宽。

2. 什么是共模电压（VCM）？

共模电压（Common Mode Voltage (VCM )）是差动输入的两个引脚上相同的直流输入电压。

3. 什么是MSB（最高有效位）？

MSB（最高有效位（Most Significant Bit）），是具有最大的值或权重的位。它的值是满量程的一半。

4. 什么是采样（孔径）延时？

采样（孔径）延时（Sampling (Aperture) Delay）是时钟输入的后边缘到采样开关打开所需的时间。采样/保持电路有效地停止输入信号捕获，并进入“保持”模式，确定时钟延时后的采样。

5. 什么是满量程（FS）输入范围？

满量程输入范围（Full Scale Input Range），是指模数转换器上数字化的输入电压的输入范围，既不低于这个范围也不超过这个范围。比如 V REF + = 3.5V 和 VREF – = 1.5V, FS = (VREF + )-(VREF – ) = 2.0V。

6. 什么是时钟占空比？

时钟占空比（Clock Duty Cycle）是时钟波形高电平时间和一个时钟周期总时间的比值。

7. 什么是位的有效数（ENOB ，或有效位）？

位的有效数（ENOB ，或有效位）（Effective Number of Bits (ENOB, 或Effective Bits)）是信噪比和失真的比率，或SINAD的另一种表达方法。 ENOB定义为(SINAD -1.76)/ 6.02，这个位数(ENOB)表示转换器是与理想的模数转换器等效。

8. 什么是增益误差？

增益误差是在第一个代码和最后一个代码发生转换时，实际输人电压与理想输人电压之差。即，这个差值是：满量程 – 2 LSB。

9. 许多模数转换器在数据手册中提供的应用，在Va, Vd 和Vref引脚上出现了三个电容。这三个电容器都是必须的吗？

根据特定器件和电路板的布局，一个或两个电容可能就足够了。较大的电容，通常是5到10?F的，提供了低阻抗大容量存储，在转换期间保证了电压的稳定性。较小值的电容器吸收较高频率的噪音尖峰。如果印制电路板具有非常好的布局用于低噪声工作，而且不包含一个微控制器或其他的嘈杂的数字逻辑，可能需要更少的电容器。但是为使ADC工作电平精度获得保证，一般情况下最好是遵循数据手册的推荐。

10. 什么是零误差？

ADC双级输出的零误差是理论的输入电压（典型的是中心值加1/2LSB）和实际输入电压之间的差异，这个实际输入电压引起了输出从0到1的转换。

11. 什么是输出保持时间？

输出保持时间是指在输入时钟边缘后输出有效数据的时间长度。

12. 什么是分辨率？

分辨率是模拟增量，相当于1 LSB转换器代码的变化。分辨率也被定义为转换器位数（n）的个数。数字代码的个数等于2^n，其中“n”是位的个数。举一个例子，一个12位转换器模拟信号和2 ^ 12 = 4096数字编码的映射关系。12位模数转换器的分辨率，是输入电压的满量程除以2^12，或4096，不会引起输出代码超出范围。

13. 什么是微分相位误差？

微分相位误差（Differential Phase Error）是指，小信号正弦波在两个不同的直流（DC)输入电平重构下，输出相位的差。

14. 什么是模/数转换器的动态指标？

模/ 数转换器的动态指标（Dynamic Specifications）涉及到那些交流（AC）输入信号。这些包括信/噪比（SNR），SINAD（信号噪声+失真），ENOB（有效位数），THD（总谐波失真），IMD（互调失真） ，FPBW（全功率带宽），SSBW（小信号带宽）。

15. 什么是互调失真（IMD）？

互调失真 (Intermodulation Distortion)，是指没有出现在输入端，作为两个正弦曲线的频率同时作用于模数转换器的输入，而形成的额外的频谱成分。它被定义为在互调积中的能量和原始频率中的总能量比值。互调失真（IMD）通常用分贝（dB）来表示。

16. 什么是增益温度系数（满量程温度系数）？

增益温度系数（满量程温度系数）是指增益误差变化量和温度变化量的比值。通常用每百万分之/ 摄氏度(ppm/°C)表示 。

17. 什么是总谐波失真(THD)？

总谐波失真(THD)，用dB或dBc表示，是指总的谐波电平（ 美国国家半导体模数转换器是9个谐波段 ）和输入信号的倍频出现在输出的电平。总谐波失真(THD)计算方法如下： THD=sqrt[ ( f2xf2 + f3xf3 + f4xf4 + f5xf5 + f6xf6 + f7xf7 + f8xf8 + f9xf9 + f10xf10) / (f1xf1) ] f1是输入信号的基频，f2 到f10这9个谐波频率是基频的倍频。

18. 什么是零刻度偏移误差？

单极输出模数转换器的零刻度偏移误差是指理想的输入电压(1/2 LSB) 和实际输入电压之间的差，引起输出代码由0到输出代码1的转换。

19. 什么是全功率带宽(FPBW)？

全功率带宽(FPBW)是指满量程输入在重构的输出基频下降到3分贝时低于其低频值的频率。

20. 什么LSB（最低有效位）？

LSB（最低有效位），是指所有位中最小的值或权值。这个值是m*VREF/2 n，其中：“ m ”为主，是基准量程因子（这是最常见的单位），其中“n”是模数转换器的分辨率。

21. 怎样才能消除模数转换器时钟线和控制线上的超调量和/或欠调量？

超调量和/或欠调量，是由高速信号边缘和不匹配信号终端混合引起的。增加一个47至100Ω电阻串联到输入，电阻要尽可能的靠近时钟源。目的是为了和时钟线上的信号阻抗匹配，输电线路也应该这样考虑。串联的终端用一个小的附加电源，为减少摆动效应通常是足够了。

22. 什么是输出延时？

输出延时是指输入时钟的后边缘到数据更新出现在输出引脚的延迟时间。

23. 什么是孔径抖动？

孔径抖动是指采样值间孔径延时的变化。孔径抖动作为输入噪声出现。

24. 什么是信号噪声及失真比(S/(N+D) 或 SINAD) ？

信号噪声及失真比(S/(N+D) 或 SINAD)，用分贝表示（dB），出现在输出的输入信号的有效值和所有其他光谱成分的有效值的比值，频谱成分包括低于时钟频率一半频谱的谐波，但不包括直流。

25. 什么是满量程阶跃响应？

满量程阶跃响应，定义为VIN从VREF-变化到VREF+，或从VREF＋变化到 VREF-，为转换器设定足够的恢复，并满足其额定精度的转换所需的时间。

26. 什么是通道延时（潜伏期）？

通道延时（潜伏期），是指转换启动到转换的数据出现在输出驱动级时之间的时钟周期的数量。数据对于任何给定的采样是可利用通道延时加上输出延迟后进行采样。每隔一个时钟周期，可得到新的数据，但数据落后于通道延时加上输出延时。

27. 什么是模拟 /数字转换器的静态指标？

静态指标是关于模数转换器的直流（DC ）信号输入的指标。这些包括增益误差，偏移误差，以及微分与积分线性误差。

28. 什么是总不可调整误差（TUE）？

总不可调整误差（Total Unadjusted Error(TUE)），是指理想的情况下数字代码的中心和输入电压范围相关的电压的最大偏差。总未调整误差包括偏移误差，增益误差，以及微分与积分非线性误差。

29. 什么是满量程误差？

满量程误差，是最后代码的转换离理想的1个 1/2 LSB 以下VREF +到多大范围的测量，并定义为：VFSE =Vmax + 1.5 LSB – VREF + ，其中Vmax是转换为最大代码时的电压，可以用伏特表示，最低有效位或满量程范围的百分数。

30. 什么是孔径（Aperture）延时？

光圈延时: 请看采样（Aperture）延时。

31. 什么是微分非线性(DNL)?

微分非线性(DNL)是衡量1 LSB的理想步长最大偏差。 DNL常见的测量是基于带斜波的额定时钟频率的输入。

32. 什么是超过额定值的恢复时间？

超过额定值的恢复时间是指规定VIN从一个指定的正常输入范围外的电压到正常输入范围内的电压，并带有其转换额定精度转换器所需要的转换时间。

33. 什么是最低偏移？

最低偏移是指刚好引起输出代码转换为首代码的输入电压和负基准参考电压之差。最低偏移定义为EOB=VZT-VRB，其中，VZT是使首代码转换的输入电压，VRB是负的基准参考电压。注意，这和正常的最低偏移误差是有区别的。

34. 什么是量化误差？

量化误差是指在所有的模/数转换器中固有的误差。即使是一个“理想”转换器因只有有限的分辨率，在两个相邻的输出码之间的任何模拟电压，导致在输出的代码是不精确的，最高达1/2 LSB。这就是量化误差。

35. 什么是无杂散信号动态范围(SFDR)？

无杂散信号动态范围(SFDR）是一个差值，用分贝（dB）表示，是指在输出的输入信号有效值和最大杂散信号的差，其中杂散信号是指没有出现在输入端的频谱，却出现在输出中的任何信号。

36. 什么是比例运放？

比例运放使用基准参考电压是用于模数转换器（ADC）驱动信号源，就是信号源输出和独立的基准参考电压的比例。当驱动电压也被用来作为模数转换器的基准参考电压的一个来源时，模数转换器输出代码是信号源输出和基准参考电压的比例的一个函数，为了限制基准参考电压范围，模数转换器输出代码独立于基准参考电压的值。

37. 什么是最高偏移？

最高偏移是指正的参考电压和刚好引起输出代码转换到满量程的输入电压之间的差，定义为 EOT = VFT – VREF+，其中，VFT是满量程转换的输入电压，VREF+是正的参考电压。注意，这和满量程误差或满量程增益误差是有区别的。

38. 什么是差分增益误差？

差分增益误差（Differential Gain Error ），是指定的小信号，高频正弦波输入向两个不同的直流电平输入的输出振幅之间差的百分比。

39. 什么是转换延时？

转换延时: 请看通道延时。

40. 什么是积分非线性(INL) ？

积分非线性(Integral Non-Linearity (INL)) 是单个代码的最大偏差的测量，该单个代码来自于一条描述从零刻度或负满刻度（在首代码转换的1/2LSB以下）到正的满刻度（在最后一个代码转换的1个1/2 LSB）的线。通过运用重点测试方法，这个直线能够衡量任何给定代码和代码值中心的偏差。积分非线性是对斜波输入的额定时钟频率进行的普通测量。

41. 什么是转换时间？

转换时间是指模数转换器完全一个转换所需的时间。转换时间不包括采样时间，多路复用器设置时间，或完成一个转换周期的其他部分，转换时间可能少于吞吐量时间。

42. 什么是电源抑制比(PSRR) ？

电源抑制比（Power Supply Rejection Ratio)，可分为两种规格。直流电源抑制比（DC PSRR ）是特定参数的变化量（例如，满量程误差）和一个电源电压指定变化量的比值。交流电源抑制比（AC PSRR）是衡量一个电源上叠加的特定频率和振幅的信号，这个信号在输出上的输出振幅，和它在电源引脚上的振幅的比值。电源抑制比（PSRR）通常用分贝表示。

43. 什么是遗漏码？

遗漏码，是那些输出码被忽略的，或将永远不会出现在模数转换器输出的。这些码不能通过任何输入值。

44. 什么是吞吐量率？

吞吐率是模数转换器最高的连续转换率。

45. 什么是信噪比(SNR)？

信噪比(SNR）是一个比率，用分贝（dB）表示，出现在输出的输入信号的有效值和所有其他频谱成分（低于采样频率的一半，除谐波分量和直流分量外）总和的有效值的比率。信噪比 (SNR)是信号电平的有效值与各种噪声(包括量化噪声、热噪声、白噪声等)有效值之比的分贝数。其中信号是指基波分量的有效值，噪声指奈奎斯特频率以下的全部非基波分量的有效值(除谐波分量和直流分量外)。

46. 什么是吞吐时间？

吞吐时间是指转换器完成一次转换所花的时间。吞吐时间包括任何多路复用器的建立时间，采样时间，转换时间，输出显示时间。

47. 什么是直流共模误差？

直流共模误差（DC Common-Mode Error）是用于模数转换器的差分输入的一个规格。当两个输入上的模拟电压被改变相同的值时，发生输出代码的变化量。它通常用LSBs表示。

48. 什么是偏置误差？

ADC的偏置误差定义为使最低位被置成“1”状态时ADC的输人电压，与理论上使最低位被置成“1”状态时的输人电压之差。

49. 印制电路板的电源地是否应作为数字和模拟的共同地？

是的，他们应该是一样的。但是重要的是，要慎重给所有电源和信号布线以使地电流与电源和信号分开。

50. 印制电路板的多个地层应该如何被连接？

不推荐使用多个地层。最好是用单个、统一的地层。请参阅存档在线研讨会，标题为 http://www.national.com/AU/design/0,4706,0_15_,00.html “在混合信号和数字系统中控制噪声和辐射”。

51. 在印制电路板上没有电源层会有什么影响？

没有电源层降低了电源和地之间的耦合电容。这是这种办法的缺点。不过您仍可以为电源线使用大区域（极其宽的铜箔走线） ，但是如果要尽量最小化噪声，重要的一点就是让电路板上的模拟和数字电流在他们各自的区域里，这就是为什么我们建议电源走线，而不是电源层。

52. 在设计一个印制电路板时，把地层和电源层分开好吗？

如果你非常细心，把地层和电源层分开也是能够工作的。在不合适的地上布一个信号线，可引起噪音和电磁干扰问题。其中一个问题是，任何特定的路线可能有数字和模拟电流混合连接在一起。

53. 对于低频设计（低于1兆赫），印制电路板上的单个地层是否有优势？

答案是肯定的，单个地层有助于最大限度地减少电磁干扰的问题，而且对于低频用分割的地层，是比较容易做布局的。然而，使用单个地层要仔细注意电流流动，从而使你得到极好的性能效果，而最大限度地减少电磁干扰。

54. 当设计一个多层印制电路板时，对于和模拟电路相关的电源层和地层，一个好的放置顺序是怎样的？

对于四层板，好的顺序是信号走线在顶层和底层，地层在第二层（或第三层），电源布线（有时是其他布线）在第三层（或第二层）。对于六层板，第一层至第六层将按这个顺序：信号、地、电源（或信号）、信号（或电源），地、信号。

55. 许多模数转换器有一个大的输入尖峰信号。当试图用一个大的电容器去虑除它时，却得不到期望的转换结果。这是为什么呢？

当今大多数的模数转换器是采样输入的，当模数转换器在采样模式时，开关接通给一个输入电容器充电。在保持模式下，输入开关断开，这个输入电容器向内部的保持电容器转移电荷。当输入开关再次闭合时，输入电容器上的电荷已不是开关断开之前的值了，所以输入电流脉冲需要重新给那个输入电容器充电。结果在模数转换器的输入上就看到一个电压脉冲。不要试图完全过滤掉这个看作电流平均值的脉冲，否则可能因提供一个不准确的采样电压而有错误的转换结果。

56. "ppm"代表什么意思？我怎样才能把它转换成那些我们所熟悉的单位？

PPM是指"百万分之"，或1/1,000,000，或 0.000001。它也等于0.0001%。 1ppm等价于1V分之1uV

  这几天翻阅检测技术的时候，发现一个问题，我们在计算模拟电路采集后精度的时候，往往都是按照AD转化后的数值计算的。通常的做法是求出物理量比如电压值单片机采样值的函数：
  ADC=F_transfer(V，p1，p2，p3，p4）
  得出
  采样后的典型值 ADC_nm
  采样后的最大值 ADC_mx
  采样后的最小值 ADC_mn
  求取的精度是按照
  ACC_l=(ADC_mx-ADC_nm)/ADC_nm
  ACC_u=(ADC_mn-ADC_nm)/ADC_nm
  实际上这并不是完全正确的，因为我们知道AD转化后的值，软件是通过一定的算法转化成原物理量的，比如最简单的方法是无误差的反函数：
  V=f_rever(ADC)
  然后将ADC_mx和ADC_mn转化成V_t_mx,和V_t_mn，真正的精度应该是：
  ACC_l=(V_t_mx-Vin)/Vin
  ACC_u=(V_t_mn-Vin)/Vin
这是因为AD的典型值往往并不是无误差的理想函数，而是由电路的典型值所组成的。这就导致了我们用前一种方法计算出来的误差上下边不一致的情况发生。
  值得我们关注的是，软件中可能并不是使用公式来整理的，如果采用查表的方式进行，用ADC的精度就更加无法整理出系统的精度了。因此统一折成原物理量来计算精度是必由之路，这个例子可以用热电阻的精度来表示，因为热电阻本身具有的非线性是很难体现在ADC数值之中的，ADC的值主要反映的是热电阻的调理电路本身的误差。因此这点也是我们需要牢记的。
  在汽车电子上面，模拟量一般有电阻，电压，和电流，这些物理量的控制和检测需要我们小心的去处理的，（一部分诊断的输出口也是占用单片机AD资源的大户，前面已经谈过了HSD诊断的三段线性化，软件拟合的误差也需要反映在整个精度上）