本文汇总【zǒng】和定【dìng】义模/数转换器(ADC)和数/模转【zhuǎn】换器(DAC)领域常用的【de】技【jì】术术语。

采集时间

采集时间【jiān】是从【cóng】释【shì】放保持【chí】状态(由采【cǎi】样-保持输入电【diàn】路执行)到采样【yàng】电【diàn】容电压稳定至新输入值的1 LSB范【fàn】围【wéi】之内所需要的【de】时间。采集时间(Tacq)的公【gōng】式如下：

式中，RSOURCE为【wéi】源【yuán】阻抗，CSAMPLE为【wéi】采样电容，N为分辨率位数【shù】。

混叠

根据采样定【dìng】理，超过奈【nài】奎斯【sī】特【tè】频率的输【shū】入【rù】信【xìn】号频率【lǜ】为“混叠”频率。也就是说【shuō】，这些频率【lǜ】被“折叠”或复【fù】制【zhì】到奈奎斯特频率附近的其【qí】它频谱位置。为防止混叠，必须对所有有害信【xìn】号进行足够的衰减【jiǎn】，使得ADC不对其进行数字化。欠采样时，混叠可作为一种有利【lì】条件【jiàn】。

孔径延迟

ADC中的孔径延迟(tAD)是【shì】从时钟信号的采样沿【yán】(下图中【zhōng】为时钟信号的上升沿)到【dào】发生采样时之间【jiān】的时间间隔。当【dāng】ADC的【de】跟踪-保持切换到保【bǎo】持状态【tài】时【shí】，进行采样。

孔径延迟(红色)和抖动(蓝色)。

孔径抖动

孔【kǒng】径【jìng】抖动 (tAJ) 是指采样与采样【yàng】之间孔径延迟的变化【huà】，如图所【suǒ】示。典型的ADC孔径抖动值远远【yuǎn】小于孔【kǒng】径【jìng】延【yán】迟值。

二进制编码(单极性)

标准【zhǔn】二进制是一种常用于单极性【xìng】信号【hào】的编码方法【fǎ】。二进制码【mǎ】(零至满幅【fú】)的范围为从【cóng】全0 (00...000)到全1的正向满幅值(11...111)。中间值由【yóu】一个1 (MSB)后【hòu】边跟全0 (10...000)表【biǎo】示【shì】。该【gāi】编码类似于偏移二进制编码，后者支【zhī】持正【zhèng】和负双极【jí】性传递【dì】函数。

双极性输入

术语“双极性”表示信号在【zài】某个基【jī】准【zhǔn】电平上、下摆动【dòng】。单端系统中【zhōng】，输入通常以模拟地【dì】为基【jī】准【zhǔn】，所【suǒ】以双极性信号为在地【dì】电平上、下摆动的信【xìn】号【hào】。差分系统中，信号不以地为基准，而【ér】是正输入【rù】以【yǐ】负输入为参考，双极性信号则指正输入信号能够高【gāo】于和低于【yú】负输入信号。

共模抑制(CMRR)

共模抑制是指器【qì】件【jiàn】抑制【zhì】两路输入的共模信号的能力。共模【mó】信号可以是交流或直流【liú】信【xìn】号，或【huò】者两者的【de】组合。共【gòng】模抑【yì】制比(CMRR)是指差分信【xìn】号增益与共【gòng】模信号增益之【zhī】比。CMRR通【tōng】常以分贝(dB)为单位表示。

串扰（Crosstalk）

串扰表示每【měi】路模拟输入与其【qí】它模拟输入的隔离程度。对于具【jù】有多路输入通道的ADC，串扰指从一【yī】路模拟输【shū】入信号耦合到【dào】另【lìng】一路模【mó】拟输【shū】入的【de】信【xìn】号总【zǒng】量，该值通常以分贝(dB)为单位表示；对于【yú】具有多路输出通道的【de】DAC，串扰是指一路DAC输出更新时【shí】在另一【yī】路【lù】DAC输出端产【chǎn】生的噪声【shēng】总【zǒng】量。

微分非线性(DNL)误差

对于ADC，触发任意两个连续【xù】输出编【biān】码的模【mó】拟输入电平【píng】之【zhī】差应为1 LSB (DNL = 0)，实【shí】际电平差相对于【yú】1 LSB的偏差【chà】被定义为DNL。对于【yú】DAC，DNL误差为连续【xù】DAC编码的理【lǐ】想与实测【cè】输出响应之差。理想【xiǎng】DAC响应的模拟【nǐ】输【shū】出值【zhí】应严格相差一个编【biān】码(LSB)(DNL = 0)。(DNL指标大于或等于1LSB保证单调性。)(见“单调”。)

ADC和DAC的DNL。

数字馈通

数字【zì】馈通是【shì】指DAC数字控制信号变化时，在DAC输出端产【chǎn】生的【de】噪声。在下图中【zhōng】，DAC输出端的馈通【tōng】是串行时钟信号噪【zào】声【shēng】的【de】结果。

数字馈通

动态范围

动态范围【wéi】定【dìng】义为【wéi】器件本底噪声至其【qí】规定【dìng】最【zuì】大输【shū】出电平之间的范围，通常以dB表示。ADC的动态范围【wéi】为【wéi】ADC能够分辨【biàn】的信号幅值【zhí】范围；如果ADC的动态【tài】范围为60dB，则其可分辨的【de】信号幅值【zhí】为x至1000x。对于通【tōng】信【xìn】应用，信号强度变化范围非常大，动态范围非常重要。如果信号太大，则会造成【chéng】ADC输【shū】入过量程【chéng】；如果信号太【tài】小【xiǎo】，则会被淹没在转换【huàn】器的量化噪声中。

有效位数(ENOB)

ENOB表示一个ADC在【zài】特定输入频率和【hé】采样率下的【de】动【dòng】态【tài】性能。理【lǐ】想ADC的误差仅包含量化【huà】噪声。当输入频率升【shēng】高时，总体噪声(尤其是【shì】失真分【fèn】量【liàng】)也增大，因此降【jiàng】低ENOB和SINAD(参【cān】见“信号【hào】与噪声【shēng】+失【shī】真比(SINAD)”)。满幅、正弦输【shū】入波形的ENOB由下式计算：

加载-感应输出

一种测【cè】量技术，在电路的远端点加载【zǎi】电【diàn】压(或【huò】电流)，然后测量【liàng】(检测【cè】)产生的电流(或【huò】电压)。例如【rú】，带有【yǒu】集成输出放大器的DAC有时就【jiù】包含加载-感应输出。输【shū】出放大器可【kě】提【tí】供反相输入用于外部连接，反馈通路必须通过外【wài】部【bù】形成【chéng】闭环。

全功率带宽(FPBW)

ADC工作时施加的模【mó】拟输入信号等于或接近转换器的规定满幅电【diàn】压【yā】。然后将【jiāng】输【shū】入【rù】频率提高到某【mǒu】个频率，使【shǐ】数【shù】字转换【huàn】结果的【de】幅值降低3dB。该输入频率即为全功率【lǜ】带宽。

满幅(FS)误差

满幅误差为【wéi】触发跳变【biàn】至【zhì】满幅编码的【de】实际值【zhí】与理想【xiǎng】模拟满幅【fú】跳变值之差。满幅误差等【děng】于“失调误差+增益误差”，如下【xià】图所示。

ADC和DAC的满幅误差。

FS增益误差(DAC)

数/模转换器(DAC)的满幅增益误【wù】差为实际与理想输出跨距之差。实际跨距为【wéi】输入设置为【wéi】全【quán】1时与【yǔ】输入【rù】设置【zhì】为【wéi】全0时的输出之差。所【suǒ】有数【shù】据转换器的满幅增益误差【chà】都【dōu】与选择【zé】用于测量增益误差【chà】的基准有关【guān】。

增益误差

ADC或DAC的【de】增益误差表【biǎo】示【shì】实际传递函数的斜【xié】率【lǜ】与理想传递函数【shù】的斜率的匹配程度。增【zēng】益误【wù】差通常表示为LSB或满幅范围的【de】百分比【bǐ】(%FSR)，可通过【guò】硬件或软件【jiàn】校准进行消除【chú】。增益误差等于满幅误差减去失调误差。

ADC和DAC的增益误差

增益误差漂移

增【zēng】益误差【chà】漂移指环境【jìng】温度【dù】引起的增【zēng】益误差变【biàn】化，通常表示为ppm/°C。

增益一致性

增【zēng】益一致性表示多通道ADC中【zhōng】所有通道增益的【de】匹配程度。为计【jì】算增【zēng】益的一致【zhì】性【xìng】，向所有通道施加相同的输入信号，然后记录最大的【de】增【zēng】益【yì】偏差，通常用dB表示。

尖峰脉冲

尖峰【fēng】脉冲指MSB跳变【biàn】时在DAC输出端产【chǎn】生的电压瞬【shùn】态【tài】振【zhèn】荡，通常表示为nV•s，等于电【diàn】压-时间曲线下方的面【miàn】积。

谐波

周期信号的谐波为信号基频整数倍的正弦分量。

积分非线性(INL)误差

对于数据转换器【qì】，积【jī】分非线性(INL)是实【shí】际传递函数与传递函数直线的偏差。消除【chú】失调误差【chà】和增益【yì】误差后【hòu】，该【gāi】直线为最佳拟合直【zhí】线或传递函【hán】数端【duān】点之间的直线。INL往【wǎng】往被称为“相【xiàng】对【duì】精度”。

ADC和DAC的INL。

互调失真(IMD)

IMD是【shì】指由于电【diàn】路【lù】或器件【jiàn】的非线性产生【shēng】的原始信号中并不存【cún】在的新【xīn】频率分量的现【xiàn】象。IMD包【bāo】括谐波【bō】失真和【hé】双音失真。测【cè】量时，将其【qí】作为将所选交调产物(即IM2至IM5)的总功率与两【liǎng】个输入信号【hào】(f1和f2)的总功率【lǜ】之比。2阶【jiē】至5阶交调产物【wù】如下：

2阶交调【diào】产物(IM2)：f1 + f2、f2 - f13阶交【jiāo】调产物(IM3)：2 x f1 - f2、2 x f2 - f1、2 x f1 + f2、2 x f2 + f14阶交调产物(IM4)：3 x f1 - f2、3 x f2 - f1、3 x f1 + f2、3 x f2 + f15阶交【jiāo】调产物(IM5)：3 x f1 - 2 x f2、3 x f2 - 2 x f1、3 x f1 + 2 x f2、3 x f2 + 2 x f1

最低有效位(LSB)

在二进制【zhì】数【shù】中，LSB为【wéi】最低加【jiā】权位。通常，LSB为最右侧【cè】的位【wèi】。对【duì】于ADC或DAC，LSB的权重【chóng】等于转【zhuǎn】换器【qì】的满【mǎn】幅电压范围除以【yǐ】2N，其中N为转换器的分辨率。对于12位ADC，如果满幅电压为【wéi】2.5V，则【zé】1LSB = (2.5V/212) = 610µV

MSB跳变

MSB跳变(中间【jiān】刻度点)时，MSB由低【dī】电平【píng】变为高电平【píng】，其它【tā】所有【yǒu】数据位则由高电平【píng】变为低电平；或【huò】者MSB由高电【diàn】平变为低电【diàn】平【píng】，而其它数据位由低电平变为高电【diàn】平【píng】。例如，01111111变为10000000即为MSB跳【tiào】变。MSB跳【tiào】变往往产生最【zuì】严重【chóng】的开关噪声（见【jiàn】尖峰脉冲【chōng】)。

单调

在序【xù】列中，如【rú】果对于每个【gè】n，Pn + 1总【zǒng】是大于【yú】或等于Pn，则【zé】说该【gāi】序列单调【diào】增大；类似地，如果【guǒ】对于每个n，Pn + 1总是小于【yú】或等于Pn，则【zé】说该序【xù】列单调减小。对于【yú】DAC，如果【guǒ】模【mó】拟【nǐ】输出总是随DAC编码输入【rù】的【de】增大而增大，则说该DAC是单调【diào】的；对【duì】于ADC，如果数字输出编码总是随模拟输入【rù】的增大而增大，则说该ADC是单调【diào】的【de】。如果【guǒ】转换器的DNL误差不大于±1LSB，则能够【gòu】保证【zhèng】单调。

最高有效位(MSB)

在二进制数中，MSB为最高加权位。通常，MSB为最左侧的位。

乘法DAC (MDAC)

乘法DAC允【yǔn】许【xǔ】将交流信号施加至基准输入。通【tōng】过将感兴【xìng】趣的信号【hào】连接至基准输入，并利用DAC编码缩放信【xìn】号【hào】，DAC可【kě】用作数字衰减器。

无丢失编码

当斜线上【shàng】升【shēng】信【xìn】号施加至ADC的模拟输【shū】入端时，如果ADC产生所【suǒ】有可能的【de】数字编码，则该ADC无丢失编码。

奈奎斯特频率

奈奎斯特【tè】定【dìng】理【lǐ】说明：ADC的采【cǎi】样率必须【xū】至【zhì】少为信号最大带【dài】宽的两倍才【cái】能无失真地完整恢复【fù】模拟信【xìn】号。该最大带宽被称【chēng】为奈奎斯特频率。

偏移二进制编码

偏移二进制【zhì】是一种常用【yòng】于双【shuāng】极性信号的编码方法。在偏移二进制【zhì】编【biān】码【mǎ】中，负【fù】向最大值【zhí】(负向满幅值)用【yòng】全0 (00...000)表示，正向最大值(正向满幅值【zhí】)用全【quán】1 (11...111)表【biǎo】示。零幅【fú】由一个1 (MSB)后边跟全0 (10...000)表示。该方【fāng】法与标准二进【jìn】制类似，后【hòu】者常【cháng】用于单极性信号(参见二进制【zhì】编码【mǎ】，单极性)。

失调误差(双极性)

双极性转换器失调【diào】误差的测量与单【dān】极性【xìng】转换器失调误差的【de】测量类似【sì】，但【dàn】在双极性传递函数的中间点测量【liàng】零幅处的误差(参见失调【diào】误差单极【jí】性【xìng】)

失调误差(单极性)

失调【diào】误差常称为“零幅”误差，指在某个【gè】工作【zuò】点，实际【jì】传递函数与理想传递函【hán】数【shù】的【de】差【chà】异。对于理想数据转【zhuǎn】换器，第一次跳【tiào】变发生【shēng】在【zài】零点以上0.5LSB处。对【duì】于ADC，向模拟【nǐ】输入端施加零【líng】幅电压并增加【jiā】，直到发生第【dì】一次【cì】跳变；对【duì】于DAC，失调误差为输入编码为全【quán】0时的【de】模拟输出。

ADC和DAC的失调误差。

失调误差漂移

失调误差漂移指环境温度引【yǐn】起的【de】失【shī】调【diào】误差变化，通常表示为ppm/°C。

过采样

对于ADC，如果采【cǎi】样【yàng】模拟【nǐ】输入【rù】的频率远远高于【yú】奈【nài】奎【kuí】斯【sī】特频率，则称为【wéi】过采样。过采样有效降低了噪底，所以提高ADC的动态范围。提高【gāo】动态范围又进【jìn】而提高了分辨率。过采样【yàng】是【shì】Σ-Δ ADC的基【jī】础。

相位匹配

相位匹配表示施加至多通道【dào】ADC所有通道的完全相【xiàng】同信【xìn】号的相位【wèi】匹【pǐ】配程度【dù】。相位匹配指【zhǐ】所有通【tōng】道中的最【zuì】大相位偏移，通常用度【dù】表示。

电源抑制比(PSRR)

电【diàn】源【yuán】抑制比(PSRR)指电【diàn】源【yuán】电压变化与满幅误差变化【huà】之比，以dB表示。

量化误差

对于【yú】ADC，量化【huà】误差【chà】定义为实【shí】际【jì】模拟输入与表示【shì】该值【zhí】的数字【zì】编码之间的差异(参见“量化”)。

比例测量

施加【jiā】至ADC电压基准输入的电压【yā】不是恒定电压，而是【shì】与施【shī】加至变【biàn】送器(即负【fù】载单元或【huò】电桥)的信号成比例。这种类型的测【cè】量称为【wéi】比【bǐ】例测量，它【tā】消除了基准电压变化【huà】引起的所【suǒ】有误差。下图【tú】中使用电阻桥的方法就是比【bǐ】例测【cè】量的一个例【lì】子。

采用电阻桥网络的比例测量。

分辨率

ADC分辨率为【wéi】用于表示【shì】模拟输入信号的位数。为了更准确地【dì】复现模拟【nǐ】信号【hào】，就必须【xū】提高分辨率。使用较高【gāo】分【fèn】辨率的ADC也降低量【liàng】化误差。对【duì】于【yú】DAC，分辨【biàn】率与【yǔ】此类似：DAC的分辨率越高，增大编码【mǎ】时在模拟输【shū】出【chū】端产生的【de】步进越小。

有效值(RMS)

交流波【bō】形【xíng】的RMS值为有效直流值或该信号的等【děng】效【xiào】直流【liú】信号。计【jì】算交流【liú】波形的RMS值时，先对交流波形进行平方以及时间平均【jun1】，然后取其平方根。对于正弦【xián】波【bō】，RMS值【zhí】为【wéi】峰值的 2/2 (或0.707)倍，也就是峰【fēng】-峰值【zhí】的0.354倍。

采样率/频率

采样率或【huò】采样频率以“采样【yàng】/秒”(sps)表示，指ADC采集(采样)模【mó】拟输入【rù】的速率。对于每次转换执行一次【cì】采样的【de】ADC(如SAR、Flash ADC或【huò】流水线型ADC)，采样速率也指【zhǐ】吞吐率。对于Σ-Δ ADC，采样【yàng】率一般远远【yuǎn】高于数【shù】据输出【chū】频率【lǜ】。

建立时间

对于DAC，建立【lì】时间是从更新【xīn】(改变)其输出值的【de】命令到输出达到最终值【zhí】(在规【guī】定【dìng】百分比【bǐ】之【zhī】内)之间的时间间隔。建立【lì】时间受输出【chū】放大器的摆率和放大器振铃及【jí】信【xìn】号过【guò】冲总量的影响。对于ADC，采样电容电压稳【wěn】定至1 LSB所【suǒ】需的时间小【xiǎo】于转【zhuǎn】换器的【de】捕获【huò】时间【jiān】至关【guān】重要。

信纳比(SINAD)

SINAD是【shì】正弦【xián】波(ADC的输【shū】入，或DAC恢复的输出)的RMS值与转换器【qì】噪声加失真【zhēn】(无正弦波)的RMS值之比【bǐ】。RMS噪声加失【shī】真【zhēn】包括奈奎【kuí】斯特频率以下除基波和直流失调以外的【de】所有频谱成【chéng】分。SINAD通【tōng】常表【biǎo】示为dB。

信噪比(SNR)

信噪比(SNR)是给定时间点有用信【xìn】号【hào】幅【fú】度与噪声幅度之比，该【gāi】值越大越【yuè】好。对于由数字采样【yàng】完美重【chóng】构的【de】波形，理论【lùn】上的最大SNR为【wéi】满幅模【mó】拟输【shū】入(RMS值)与RMS量化误差(剩余误差)之比【bǐ】。理想情【qíng】况下【xià】，理【lǐ】论上的最小ADC噪声仅【jǐn】包【bāo】含量化误差，并直接由ADC的分【fèn】辨【biàn】率【lǜ】(N位)确定：

(除量化噪声外，实际ADC也产生热【rè】噪【zào】声、基【jī】准【zhǔn】噪声、时钟抖动等【děng】。)

带符号二进制编码

带符号二进制编码方法中，MSB表示二进制数的符号【hào】(正或负)。所【suǒ】以，-2的8位表【biǎo】示法为10000010，+2的表示法【fǎ】为00000010。

摆率

摆率是DAC输出【chū】变化的【de】最大速率，或者不【bú】会造成ADC数字输出错误的输【shū】入变化的最【zuì】大速【sù】率。对于带有输出【chū】放大器的DAC，规定摆率通常是【shì】放【fàng】大器的摆【bǎi】率。

小信号带宽(SSBW)

为测量【liàng】小信号带宽，向ADC施加【jiā】一个幅值足够小的模拟输入信号【hào】，其摆率【lǜ】不【bú】会限制ADC的【de】性能。然后，扫描输入频【pín】率，直到【dào】数字转换结果的【de】幅【fú】值降低3dB。小【xiǎo】信号带宽往往受限于相关【guān】采样【yàng】-保【bǎo】持放【fàng】大器的性能。

无杂散动态范围(SFDR)

无杂散动态范围(SFDR)是基波(信号成分最大值)RMS幅值与第【dì】二大杂【zá】散成【chéng】份(不【bú】包含直流失调)的RMS值【zhí】之比【bǐ】。SFDR以相【xiàng】对【duì】于载波的分贝(dBc)表示。

总谐波失真(THD)

THD测【cè】量信号的失真成分，用相【xiàng】对于基【jī】波的分贝(dB)表示。对于ADC，总谐波【bō】失【shī】真(THD)是所【suǒ】选输入信号谐波的RMS之【zhī】和【hé】与基波之比。测量【liàng】时，只【zhī】有【yǒu】在奈奎【kuí】斯特限值之内的【de】谐波被包含在内。

跟踪-保持

跟踪【zōng】-保【bǎo】持往往也【yě】被称为“采样-保持【chí】”，指ADC的输入采【cǎi】样电路。跟踪-保持输入的最基本【běn】表示形式是模拟开【kāi】关和电容【róng】(见图)。开关闭合时【shí】，电路【lù】处【chù】于【yú】“跟踪”模式；开关开路【lù】时【shí】，采样电容【róng】保【bǎo】持输入的最【zuì】后瞬态值【zhí】，电路处于“保持”模式【shì】。

基本的跟踪-保持。

转换噪声

转换噪声指引起ADC输出【chū】在【zài】相邻输【shū】出编码之【zhī】间【jiān】切换的输入电【diàn】压变化【huà】范围。当增大模拟输入电压【yā】时，由于相关瞬态噪声的原因，触发【fā】每个编码发生跳变(编【biān】码边缘)的电【diàn】压是【shì】不确定【dìng】的。

二进制补码编码

二进制补码编【biān】码方法用于正数【shù】和负数编【biān】码，简化加法和减法计算。该编【biān】码方【fāng】法中，-2的8位表示【shì】法为11111110，+2的表【biǎo】示法为【wéi】00000010。

欠采样

欠采样技术中，ADC采样率低于模拟输入频率，该条件下将引起混叠。根据【jù】奈【nài】奎【kuí】斯特定理，自【zì】然知道欠【qiàn】采样将丢【diū】失【shī】信【xìn】号信【xìn】息。然而【ér】，如果对输入信【xìn】号进行正确滤波，以及正确选【xuǎn】择【zé】模拟输入和采样频率，则可【kě】将包含【hán】信号信息的【de】混叠成分从较高频率【lǜ】搬移至较低【dī】频率，然【rán】后进行转换【huàn】。该方法有效地将ADC用作下【xià】变频器【qì】，将【jiāng】较高带宽信【xìn】号搬移到ADC的有【yǒu】效【xiào】带【dài】宽。要想该技【jì】术取得成功【gōng】，ADC跟踪-保持电路的带宽必【bì】须能够处【chù】理预期的最高频率【lǜ】信号【hào】。

单极性

对于单端模【mó】拟输入ADC，单【dān】极性信号输【shū】入范围【wéi】为【wéi】零幅(通常为地)至满幅(通常为基【jī】准电压【yā】)；对于【yú】差分输入ADC，信号输入范围【wéi】为零幅至【zhì】满幅，以【yǐ】正输入相【xiàng】当于负输入测量输入范围【wéi】。

零幅误差

参见失调误差(单极性)。

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