2.5.1. Статические параметры

1. Разрешающая способность - приращение U_вых при преобразовании смежных значений D_j, т.е. отличающихся на ЕМР. Это приращение является шагом квантования. Для двоичных кодов преобразования номинальное значение шага квантования h=U_пш/(2^N-1), где U_пш - номинальное максимальное выходное напряжение ЦАП (напряжение полной шкалы), N - разрядность ЦАП. Чем больше разрядность преобразователя, тем выше его разрешающая способность.

2. Погрешность смещения нуля (или напряжение (ток) смещения нуля на выходе). В ЦАП – это значение, на которое выходной сигнал смещается относительно 0 в случае, когда входной цифровой код нулевой (см. рис. 2.38, 2.39, а). Является аддитивной составляющей полной погрешности. Вызывается напряжением смещения нуля и ненулевым входным током суммирующего ОУ, а также остаточными параметрами ключей. Обычно указывается в милливольтах или в процентах от полной шкалы:

3. Погрешность полной шкалы — относительная разность между реальным и идеальным значениями предела шкалы преобразования при отсутствии смещения нуля (рис. 2.39, б).

Я вляется мультипликативной составляющей полной погрешности. Иногда указывается соответствующим числом ЕМР (в этом случае называется абсолютной погрешностью преобразования в конечной точке шкалы). Является мультипликативной составляющей. Возникает как следствие общих ошибок соотношения сопротивлений и погрешности опорного сигнала ЦАП. Иногда для характеристики погрешности шкалы используют коэффициент передачи (усиления) ЦАП – угол наклона характеристики преобразования.

4. Погрешность нелинейности — максимальное отклонение реальной характеристики преобразования U_вых(D) от оптимальной (линия 2 на рис. 2.38). Оптимальная характеристика находится эмпирически так, чтобы минимизировать значение погрешности нелинейности. Нелинейность обычно определяется в относительных единицах (в % от полной шкалы), но в справочных данных приводится также и в абсолютных (в долях шага квантования h — аналогового эквивалента ЕМР). Для характеристики, приведенной на рис. 2.38:

5. Дифференциальная погрешность нелинейности. Два смежных цифровых кода (отличающихся лишь на единицу младшего разряда ЕМР) должны обеспечивать на выходе преобразователя аналоговые сигналы, разность которых равна аналоговому эквиваленту ЕМР – шагу квантования h. Любое отклонение измеренной разности от идеала (h) называется дифференциальной нелинейностью. Дифференциальная нелинейность измеряют в % от полной шкалы или в долях шага квантования h. Точнее дифференциальная нелинейность представляет собой максимальное отклонение от опорной прямой при переходе к смежному цифровому коду на входе ЦАП (см. рис 2.39, г). Наклон опорной прямой определяется исходя из реального коэффициента передачи ЦАП. Для характеристики, приведенной на рис. 2.38,

6. Монотонность характеристики преобразования — возрастание (уменьшение) выходного напряжения ЦАП U_вых при возрастании (уменьшении) входного кода D. Если дифференциальная нелинейность в абсолютных единицах больше шага квантования h, то характеристика преобразователя немонотонна.

Максимального значения дифференциальная нелинейность обычно достигает при переходе к смежному коду, сопровождающемуся переключением многих разрядов (например при переходе от кода 01111 к коду 10000). При этом она даже может превысить аналоговый шаг квантования, что при соответствующей полярности (–) приведет к немонотонности передаточной характеристики ЦАП. (При возрастании числа на входе, аналоговая величина на выходе убывает).

ПРИМЕР.

На выходе 6-разрядного ЦАП с номинальным напряжением полной шкалы 10 В измерены следующие значения выходного напряжения (см. табл. 2.1).

Таблица 2.1.

Код	Uизм	Uскор	Uтеор	
111111	10.04	9.84	9.84	0
100000	5.2	5	5	0
010000	2.56	2.36	2.5	-0.14
001000	1.4	1.2	1.25	-0.05
000100	0.9	0.7	0.62	+0.08
000010	0.58	0.38	0.31	+0.07
000001	0.4	0.2	0.16	+0.04
000000	0.2	0	0.00	0

Определим основные параметры исследуемого ЦАП:

а) Напряжение смещения — +0.2 В;

б) Погрешность полной шкалы отсутствует;

в) Характеристика ЦАП немонотонна, в трех младших разрядах имеются ошибки в сумме составляющие 0.19 В. При переходе от кода 0111 (U_скор=1.28) к соседнему 1000 (U_скор=1.2) выходное напряжение не увеличивается, а уменьшается.

Однако, т.к. алгебраическая сумма ошибок разрядов равна 0 единственной формы нелинейности оказывается дифференциальная нелинейность.

7. Температурная нестабильность ЦА-преобразователя характеризуется температурными коэффициентами погрешности полной шкалы и погрешности смещения нуля.

Погрешности полной шкалы и смещения нуля могут быть устранены калибровкой (подстройкой). Погрешности нелинейности простыми средствами устранить нельзя.