理解和应用数模转换器

　　通过提高DAC的采样率，可以减轻对重构滤波器的设计要求。然而，以较高的速率向DAC输入数据不仅非常困难，而且成本很高。过采样和插值的概念现已经广泛应用于ADC和DAC中，也被应用于ADI公司的高速TxDAC系列的一些产品中，这样不仅降低了滤波器的成本，而且提高了性能。其实现方法是以fc速率输入的N位数据被传递到一个频率为Kfc的数字插值滤波器，所增加的数据采样点是通过插值滤波器计算出来的，然后再去驱动一个速率为Kfc的N位DAC。DAC即采用的是过采样，插值和噪声整形技术实现。

　　DAC的应用

　　1. 在LCD中用来控制白色LED背光亮度

　　如图7中所示，环境亮度检测器输出一个正比于现有光线亮度的电流，TIA(跨导放大器)将这个小电流转变成一个电压，再把这个电压送入A/D转换器。系统中的微控制器读出A/D的输出，并通过I2C接口对数字电位器进行设定。数字电位器被连接到白色LED驱动器ADM8846的Rset引脚，从而改变了它提供给LED的输出电流，这样就完成了对LED的亮度控制。在上电时， AD5245预置为中间阻值。

　　2. 6通道视频编码器ADV7322同时在标清TV和高清TV上显示视频的应用

　　图8所示的是6通道视频编码器ADV7322同时在标清TV和高清TV上显示视频的应用。图中上面的高清TV视频信号是将模拟的Y、Pr、Pb信号分开，使用三条线缆来独立传输，而下面的标清TV输入的是复合视频信号，ADV7322的6路输出都要加缓冲器以驱动高清和标清的显示器。此外，由于AD8061具有出色的适合视频应用的参数特性，所以这里选用AD8061做缓冲器。ADV7322的输出还可能根据连接设备的需要，加一个模拟低通滤波器以实现反镜像滤波。最后需要说明的一点是，虽然ADV7322含有片上基准，但可能还要考虑使用一个更好的外部基准来优化其性能，比如AD1580。

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　　问答选编

　　问：DAC的两个指标即非线性误差和建立时间，都分别是什么涵义？
　　答：非线性分为差分非线性和积分非线性。其中差分非线性 (DNL)是两个相邻代码之间的差值相对于理想的1个LSB 的误差，积分非线性（INL）是实际输出的曲线与理想曲 线的误差，可以理解为INL是DNL累加的结果。建立 时间可以理解为从输出电压离开一个具有指定误差范围 电平到稳定地进入目标误差范围电平的时间。

　　问：电阻和电容型DAC的优缺点有哪些?
　　答：它们只是制作工艺上的不同，具体参数要通过手册得到。 电阻型DAC是用晶圆级薄膜激光微调的，电容型DAC 是用精密的光刻技术控制的，并且还另外增加了一些电 容和开关用于出厂前的微调，或者在完成安装之后的系 统级自校准调试过程中使用。

　　问：单端输入和双端输入各有什么优缺点？
　　答：单端输入和双端输入一般是针对ADC而言的，单端的 就是指对地的输入电压，而双端的会抑制掉共模干扰，所 以性能会好一些。

　　问：R-2R架构的DAC有什么特点？
　　答：首先R-2R网络对于电阻的匹配比较容易，它不关心电 阻的具体阻值，只关心1：2的比例。这种架构有电压和 电流两种工作方式，其输入阻抗或输出阻抗固定。而且 这种架构的直流特性相对其他架构会比较好。

　　问：电阻和电容型DAC哪个转换精度更高？
　　答：转换精度大小和结构没有必然的联系，不同的结构都可 以有很高或者一般的精度。因此对于具体的精度，可 以参考具体的型号进行比较。

　　问：影响数模转换器精度的干扰因素有哪些？
　　答：除了DAC本身的性能指标以外，干扰因素主要来自电源，参考电压的干扰也会影响精度。另外，PCB布线的好 坏也会有影响。

　　问：提高数模转换器精度的方法有哪些？
　　答：首先，要选择性能指标可以达到系统要求的DAC芯片。 在设计中，为了达到更好的精度，需要注意电源和参考电 压的精度。还有就是PCB布线，比如数字和模拟的分割等等。

　　问：温度和环境的电磁噪声对DAC的工作产生干扰吗？有 什么危害吗？
　　答：会产生干扰。对于模拟器件来说，对噪声非常敏感，在设 计电路时就要考虑噪声对DAC的影响，比如需要实现高 精度的控制，就得选择高精度的16位或18位的DAC，此时噪声将直接影响系统能达到的精度。

　　问：如何有效消除数模转换引起的噪音?
　　答：DAC切换的时候会有一些毛刺，这是由DAC内部结构 造成的。可以通过滤波进行滤除。会有一些频率落在信 号频率附近而无法滤除的，这就需要在DAC内部设计中 进行处理。目前的DAC产品，通常都是可以满足要求的。

　　问：在高速DAC设计中，PCB板的布线有什么需要特别注 意的地方？
　　答：首先DAC布线要注意数字地和模拟地的分开，模拟和 数字供电电源合理放置电容去藕。
　　DAC的输出在layout 要注意耦合电容的大小以免影响DAC的建立时间。

　　问：是否DAC的位数越高，信号失真就越小？图像也更清 晰稳定？
　　答：DAC的位数越高，输出分辨率就越高，但系统的整体误 差和失真性能还要由许多外围电路决定。

　　问：如何判断一个转换器是否为高分辨率？
　　答：转换器的位数决定其分辨率，16位的DAC的精度要比 10位的精度高。

　　问：DAC作为信号发生器的时候，后面部分是否一定要添加 输出缓冲保护电路及低通滤波？
　　答：增加缓冲是为了增加驱动能力，如果要产生单频信号， 是需要一个低通滤波器 。

　　问：DAC和MCU的接口方式有哪些？
　　答：大多数的DAC会使用I2C、3线或4线SPI的标准接口， 有些会使用并行接口。

　　问：ADI的DDS芯片能产生什么波形？波形的频率、幅值、 相位都可调吗？
　　答：可以产生正弦波形，有些型号还可以产生方波和三角 波。频率、幅值、相位都是可以调的，不过具体的可调范 围要参考具体的片子，比如AD995X系列 。

　　问：音频DAC和普通DAC相比除了采样率，还存在哪些区别？
　　答：有的音频DAC对数字输入的格式和频率有特定的要 求，比如有内插功能，输入数字信号有类似帧的结构。

　　问：如果对视频信号进行数模/模数转换应如何选择转换器， 关键规格包括哪几个方面？
　　答：ADI针对视频信号，有专门的芯片，主要就是对分辨率 和精度的支持，比如ADV7179，ADV7180等。