Параметры цап

При последовательном возрастании значений входного цифрового сигнала α_j(t) от α₀ до α_макс через ЕМР выходной сигнал C_j(t) образует ступенчатую кри­вую (рис. 78). Такую зависимость назы­вают обычно характеристикой преобразования ЦАП. В отсут­ствие аппаратурных погреш­ностей средние точки ступенек расположены на идеальной пря­мой 1. При   этом каждому значению α_j соответ­ствует определенное значение C_j. Реальная характеристика пре­образования может существенно отличаться от идеальной разме­рами и формой ступенек, а так­же ориентацией на координат­ном поле. Для количественного описания этих различий суще­ствует целый ряд параметров.

С татические параметры

Определение статических параметров ЦАП исходит из характеристики «вход (код) – выход (напряжение)», приведенной на рис. 78.

Разрешающая способность – приращение ⁶ с_j(t) при преоб­разовании смежных значений α_j, т.е. отличающихся на ЕМР. Это приращение является шагом квантования. Для двоичных кодов преобразования номинальное значение шага квантования h = с_макc/2^N, где с_макc – номинальное максимальное значение с_j; m – количество двоичных разрядов ЦАП. Знаменатель в выражении для h определяет коли­чество состояний на входе или выходе ЦАП. Чем больше разряд­ность преобразователя, тем выше должна быть разрешающая способность.

Погрешность нелинейности – максимальное отклонение с_j(t) от идеальной прямой во всем диапазоне преобразования. Относи­тельное значение отклонения Δс_j/с_макс измеряют в процентах, а абсолютное – в долях h. Когда абсолютное значение погрешности не столь важно, измеряют отклонение относительно оптимальной прямой (прямая 2 на рис. 78). Оптимальная прямая находится эмпирически так, чтобы минимизировать значение погрешности нелинейности.

Дифференциальная погрешность нелинейности – максимальное отклонение C_j(t) от идеальной прямой при переходе от одного зна­чения α_j к другому смежному значению.

Монотонность характеристики преобразования – возрастание (уменьшение) или постоянство значений c_j(t) при равномерном возрастании (уменьшении) α_j. Если погрешность нелинейности больше h, то характеристика преобразования немонотонна.

Диапазон значений выходного сигнала – разность с_макc–c_мин. Для ЦАП с резистивным выходом – диапазон выходного напряжения, в котором погрешность нелинейности не более 0,5h.

Погрешность шкалы – разность между реальным и идеальным значениями предела шкалы Δс_макс; является мультипликативной составляющей. Иногда для характеристики погрешности шкалы используют коэффициент передачи (усиления) ЦАП – угол на­клона характеристики преобразования.

Погрешность смещения нуля – значение с_j(t), когда на вход ЦАП подан α_j, соответствующий нулю; является аддитивной со­ставляющей.

Погрешность симметрии нуля – разность значений с_j(t), ког­да, например, в прямом коде со знаком знаковый разряд переклю­чается, а код амплитуды соответствует нулю.

Динамические параметры

Динамические параметры ЦАП определяются по изменению с_j(t) при скачкообразном изменении значения цифрового кода на входе ЦАП от α_j-p до α_j. Переходная характеристика ЦАП для определения его динамиче­ских параметров приведена на рис. 79.

Время установления – интервал времени от момента t₁ изме­нения логического уровня на 50% до момента t₂ установления вы­ходного сигнала в заданных пределах d. Значение времени установ­ления увеличивается с возрастанием разности последовательно преобразуемых значений α_j. По­этому оно определяется обычно при максималь­ном значении разности последовательно пре­об­ра­зуемых сигналов, а также при определенном значении на­грузки ЦАП. На рис. 79 ин­тервал времени установления 4 подразделяется на участки 1, 2, 3.

В ремя задержки – интервал времени, за который с_j(t) изме­няется на 0,1k (участок 1).

Время нарастания – интер­вал времени, за который с_j(t) изменяется от c_j-n+0,1k до с_j-n + 0,9k (участок 2).

Время окончательного уста­новления – интервал времени, за который с_j(t) переходит от нарастания до установления в заданных пределах d (учас­ток 3).

Время переключения – сум­ма времен задержки и нара­стания.

Скорость нарастания – скорость изменения с_j(t) на участке 2. Измеряется как отношение приращения е на участке 2 ко времени Δt, за которое произошло приращение. От скорости нарастания за­висит время нарастания.

Динамическая погрешность (ε_дин) – разность значений с_j(t) и с_j, вызванная тем, что следующее переключение произошло в мо­мент t’₂, когда еще не закончился процесс установления выходного сигнала.