追求完美：数模转换（DAC）器件与理想模型的差异

　　产品说明书的用途通常就是说明器件与理想模型的差异。例如，如果半导体供应商能够设计并制造出完美的、理想运算放大器，我们就不需要运算放大器产品说明书了，因为每个人都知道它们的特定属性(无限开环增益、无限输入阻抗等)。问题是没有这么简单。
　　首先简单介绍一下理想数模转换器 (DAC) 的属性，然后再深入讨论更为复杂的规范。下图是理想 DAC 的传递函数，重点列出了我们将要讨论的参数。
　　


　　无论是 DAC 还是模数转换器 (ADC)，任何数据转换器的最基本属性都是其分辨率。对于 DAC 来说，分辨率描述了可用来代表模拟输出信号的数字域位数。我们可通过分辨率计算代码数量或者可写入转换器的可能输入总数。
　　


　　应用于数据转换器的内部或外部参考电压非常重要。任何转换器的良好性能都等同于其参考值，因为任何噪声或参考漂移都会在输出端体现。我们将在以后的博客文章中介绍参考考虑事项，了解有关该主题的更多信息。
　　对于 DAC 来说，参考电压可设定输出范围和代码间的步长。通常将代码间输出步长描述为“最低有效位加权”或LSB加权。我们可利用代码数量和参考电压计算出如下所示的LSB加权。在理想DAC中，每个代码间转换的间隔都是 1 LSB。
　　


　　这里需要一点技巧，但如果是 n 位，我们实际可计数到的最高数是 2n– 1。如果您觉得不好理解，可以考虑 2 位实例。我们可利用 2 位计数 0、1、2 和 3，但没有 4 (24)。这种数字规律符合大多数 DAC 的内部模拟结构，我们将在后续文章中重点讨论。现在，完全可通过以下公式计算 DAC 的满量程输出范围。
　　


　　最后，我们可定义理想 DAC 的传递函数：
　　


　　下面是需要牢记的理想 DAC 的重要属性：
　　由参考输入设定近轨至轨输出，切记满量程输出应为 Vref - 1 LSB;
　　任何两个顺序码的间隔均正好为 1 LSB;
　　无丢失码，完全单调;
　　代码间的瞬间转换
　　我将在下篇博客文章中讨论用于描述线性度的静态规范，说明实际 DAC 与理想 DAC 的差距。