AD转换器的测试技术

A/D转换器的测试技术A/D转换器的简单介绍

A/D转换就是模数转换，顾名思义，就是把模拟信号转换成数字信号。而A/D转换器的任务就是把时间和幅值都连续的模拟量转换成时间和幅值都离散的数字量。A/D转换的一般工作过程

1）.取样与保持取样是第一步，所谓的取样其实就是通过取样电路将输入模拟量转换为在时间上离散的模拟量。具体来说是通过取样信号S(t)控制传输门TG：当S(t)处于高电平期间，TG导通。输出信号等于输入信号；而在S(t)处于低电平期间，传输门关闭，输出信号为零。当然，取样信号S(t)的频率越高，取得的信号经低通滤波器后越能真实地复现输入信号。由于将取样所得信号转换为数字信号往往是需要一定时间的，为了给后续的量化编码电路提供一个稳定值，取样电路的输出还需要保持一段时间。一般取样和保持过程都是同时完成的。通俗来讲就是采样是采的一小段一小段时间的输入信号，而在这一小段时间内必须保持输出电压是保持不变的，这就是保持的作用。2）.量化与编码由于数字量在数值上是离散的，任何数字量只能是某个最小量化单位的整数倍。要实现A/D转换，还必须将取样保持电路的输出表示为最小数量单位的整数倍。将数值连续的模拟量转换为数字量的过程称为量化。最小数量单位

称为量化单位。量化单位

是数字信号最低位为1是所对应的模拟量，即1LSB。由于现实地取样电压是连续的，它的值不一定都能被

整除，因此，量化过程中的误差是不可避免的，叫做量化误差，用

表示。

是原理误差，是无法消除的。显然A/D转换器的位数如果越多，1LSB所对应的

值越小，对应的量化误差误差的绝对值也越小。比较常用的量化方法有舍尾取整法和四舍五入法。所谓的舍尾取整的处理方法是：若输入电压

在两个相邻的量化值之间时，即（n-1）<<n时，取

的量化值为（n-1）

。而四舍五入的处理方法是：当

的尾数不足

时，舍去尾数取整数；当

的尾数大于或等于

时，则其量化单位在原数上加一个

。举一个例子：如果将0-1V的模拟电压转化成3位二进制码。用上述两种方法比较一下：对于舍尾取整法来说，取=V，如果数值在0-V之间的模拟量，就当作0并用二进制码000表示；如果数值在-V之间的模拟量，就当作1并用二进制码001表示……

采用四舍五入量化的方法：则取量化单位=V，若数值在0-V之间的模拟量，就当作0并用二进制码000表示；而数值在-V之间的模拟量，就当作1并用二进制码001表示……

于舍尾取整的量化方法，最大的量化误差=1LSB，而四舍五入法=LSB，明显后者的量化误差比较小，因此大多数A/D转换器采用四舍五入的量化方法。把量化后的结果用二进制码或者其他代码表示出来的过程称为编码。由编码输出的代码就是A/D转换器的最终转换结果。A/D转换器主要的技术指标1）.分辨率(Resolution)指数字量变化一个最小量时模拟信号的变化量,定义为满刻度与

的比值。分辩率又称作精度,通常用数字信号的位数来表示。常用的有8位，12位，16位等。2）.转换速率(ConversionRate)指完成一次从模拟转换到数字的AD转换所需的时间的倒数。常用单位是ksps和Msps,表示每秒采样千/百万次。3）.量化误差(QuantizingError)指由于A/D的有限的分辨率而引起的误差。通常是1个或者半个最小数字量的模拟变化量，表示为1LSB，LSB。4）.偏移误差(OffsetError)指输入信号为零时输出信号不为零的值,可通过外接电位器调至最小。5）.满刻度误差(FullS