ADC与DAC转换器规格与性能特性详解

ADC (Analog-to-Digital Converter) 和 DAC (Digital-to-Analog Converter) 是电子系统中至关重要的信号转换器，它们在通信、信号处理和测量等许多领域扮演着核心角色。本文档主要关注模数转换器（包括 Sampling SAR ADC、Delta-Sigma ADC 和 Pipeline ADC）的规格和性能特点，这些是评估ADC性能的关键指标。 1. **单位增益带宽 (Bandwidth)**: 这个指标定义了ADC在不失真的情况下能够接收的最大频率范围。带宽越高，转换器能处理的高速信号能力越强，适合于需要快速采样的应用。 2. **输入共模范围 (Input Common Mode Range, ICMR)**: 该参数表示输入信号可以安全地落在参考电压中心两侧的范围，超出这个范围可能导致非线性失真或损坏器件。它体现了ADC对输入信号波动的容忍度。 3. **输出摆幅 (Output Swing)**: 表示DAC输出模拟电压的最大变化幅度，直接影响数字信号转化为模拟信号的质量。高输出摆幅意味着转换精度和动态范围更佳。 4. **共模抑制比 (Common Mode Rejection Ratio, CMRR)**: 是衡量ADC抵抗共模噪声干扰的能力，数值越高，说明抑制外部共模信号的能力越强，电路抗干扰性能越好。 5. **极点问题 (Pole)**: 在模数转换过程中，可能会引入极点，即系统的频率响应有下降的部分，这可能会影响转换速度和稳定性。优化设计可以减少或消除极点的影响。 6. **电源抑制比 (Power Supply Rejection Ratio, PSRR)**: 评估ADC对电源电压波动的抑制能力，高的PSRR意味着电源波动对转换结果影响小，提高了系统稳定性。 7. **功耗 (Power Dissipation, Pdiss)**: ADC的能耗是一个重要的考虑因素，特别是在电池供电设备中，低功耗设计至关重要。通过优化架构和电路设计，可以降低功耗，提高转换效率。 8. **踢回噪声 (Thermal Jitter)**: 由于热效应产生的随机噪声，影响了转换器的精度。通过降低工作温度和优化设计，可以减小踢回噪声的影响。 9. **时钟抖动 (Clock Jitter)**: ADC时钟的稳定性直接影响转换结果的准确性和一致性。低时钟抖动是高性能ADC的重要特性。 10. **孔径延时 (Aperture Delay)**: 采样窗口的时间长度，对于连续时间信号的捕捉至关重要。延迟过大可能导致信号丢失，而过小则可能引入噪声。 **流水线ADC (Pipeline ADC)**: 这种ADC架构通过将多个转换步骤并行进行，以提高转换速度，同时保持一定的精度。多级并行处理减少了转换时间，但可能增加复杂性和成本。 了解这些关键指标有助于工程师在选择合适的ADC时做出决策，确保系统满足所需的性能和成本效益。在实际设计中，产品数据手册仍然是获取最准确规格和性能参数的最终来源，可以通过Texas Instruments网站获取。