1.什么是小信号带宽（SSBW）？采样（延时）

半导体工程师赵工半导体 2022-01-28 12:19

本文是关于 ADC/DAC 设计的经典问答，涵盖了时钟占空比、共模电压、增益误差、差分相位误差、互调失真等常见问题。

1. 什么是小信号带宽 (SSBW)？

小信号带宽（Small Signal Bandwidth，SSBW）是指在规定幅度的输入信号和特定频率下，当其输出幅度比低频时的输出幅度低一个规定值时，该特定频率就是小信号带宽. .

2. 什么是共模电压 (VCM)？

共模电压 (VCM) 是差分输入的两个引脚上的相同直流输入电压。

3. 什么是 MSB（最高有效位）？

MSB（Most Significant Bit），是具有最大值或权重的位。它的值是满量程的一半。

4. 什么是采样（孔径）延迟？

采样（孔径）延迟是从时钟输入的后沿到采样开关打开的时间。采样/保持电路有效地停止输入信号的捕获并进入“保持”模式ad转换实验如何改变输入通道，该模式在时钟延迟后确定采样。

5. 满量程 (FS) 输入范围是多少？

满量程输入范围（Full Scale Input Range）是指模数转换器上数字化输入电压的输入范围，既不低于也不超过这个范围。例如，V REF + = 3.5V 和 VREF – = 1.5V，FS = (VREF + )-(VREF – ) =2.0V。

6. 什么是时钟占空比？

时钟占空比是时钟波形的高电平时间与一个时钟周期总时间的比值。

7. 有效位数是多少（ENOB，或有效位数）？

有效位数（ENOB，或有效位）是信噪比与失真的比值，或另一种表示 SINAD 的方式。ENOB定义为(SINAD -1.76）/6.02，这个位数(ENOB)表示转换器相当于一个理想的模数转换器。

8. 什么是增益误差？

增益误差是第一个代码和最后一个代码转换时实际输入电压与理想输入电压之间的差异。也就是说，区别是：满量程 – 2 LSB。

9. 许多模数转换器用于数据表应用中，其中三个电容器出现在 Va、Vd 和 Vref 引脚上。三个电容都需要吗？

根据特定的器件和电路板布局，一个或两个电容器可能就足够了。较大的电容器（通常为 5 至 10uF）提供低阻抗大容量存储，确保转换期间的电压稳定性。较小值的电容器吸收较高频率的噪声尖峰。如果印刷电路板具有非常好的低噪声操作布局并且不包含微控制器或其他嘈杂的数字逻辑，则可能需要更少的电容器。但是，为了保证 ADC 工作电平的准确性，一般最好遵循数据手册的建议。

10. 什么是零误差？

ADC 双级输出的零误差是理论输入电压（通常是中心值加上 1/2LSB）与导致输出从 0 转变为 1 的实际输入电压之间的差值。

11. 输出保持时间是多少？

输出保持时间是输入时钟沿后输出有效数据的时间长度。

12. 什么是分辨率？

分辨率以模拟增量为单位ad转换实验如何改变输入通道，相当于 1 LSB 转换器代码更改。分辨率也定义为转换器位数 (n)。数字代码的数量等于 2^n，其中“n”是位数。

例如，一个 12 位转换器模拟信号和 2^12 = 4096 数字编码映射。12 位模数转换器的分辨率，即输入电压的满量程除以 2^12 或 4096，不会导致输出代码超出范围。

13. 什么是差分相位误差？

差分相位误差（Differential Phase Error）是指一个小信号正弦波在两个不同直流（DC）输入电平的重构下输出相位的差异。

14. A/D 转换器的动态规格是什么？

模数转换器的动态规范 (DynamicSpecifications) 与那些交流 (AC) 输入信号有关。这些包括信噪比 (SNR)、SINAD（信号噪声 + 失真）、ENOB（有效位数）、THD（总谐波失真）、IMD（互调失真）、FPBW（全功率带宽）、SSBW（小信号带宽）。

15. 什么是互调失真 (IMD)？

互调失真（Intermodulation Distortion）是指没有出现在输入端的附加频谱分量，因为两个正弦波的频率同时作用于模数转换器的输入端。它被定义为互调产物中的能量与原始频率中的总能量之比。互调失真 (IMD) 通常以分贝 (dB) 表示。

16.什么是增益温度系数（满量程温度系数）？

增益温度系数（满量程温度系数）是增益误差变化与温度变化之比。通常以每摄氏度的百万分率 (ppm/°C) 表示。

17. 什么是总谐波失真 (THD)？

总谐波失真 (THD)，以 dB 或 dBc 表示，是指总谐波电平（美国国家半导体模数转换器的 9 个谐波频带）和多个输入信号出现在输出端的电平。总谐波失真 (THD) 计算如下： THD = “sqrt” [ ( f2xf2 + f3xf3 +f4xf4 + f5xf5 + f6xf6 + f7xf7 + f8xf8 + f9xf9 + f10xf10） / (f1xf1） ] f1是输入信号的基频，9个谐波频率f2到f10是基频的倍数。

18. 什么是零刻度偏移误差？

单极输出模数转换器的零电平失调误差是理想输入电压 (1/2 LSB) 与导致输出代码从 0 转换到输出代码 1 的实际输入电压之间的差值。

19. 什么是全功率带宽 (FPBW)？

全功率带宽 (FPBW) 是当重构的输出基频降至 3 dB 时，满量程输入降至其低频值以下的频率。

20. 什么 LSB（最低有效位）？

LSB（Least Significant Bit，最低有效位），是指所有位中的最小值或权重。该值为 m*VREF/2 n，其中：“m”占主导地位，是参考跨度因子（这是最常见的单位），其中“n”是模数转换器的分辨率。

21. 如何消除 ADC 时钟和控制线上的过冲和/或下冲？

由高速信号边沿和不匹配的信号终端混合引起的过冲和/或下冲。在输入端串联一个 47 到 100Ω 的电阻，尽可能靠近时钟源。目的是为了匹配时钟线上的信号阻抗，传输线也要考虑。用于串联端接的小型附加电源通常足以减少摆动效应。

22.什么是输出延迟？

输出延迟是从输入时钟的下降沿到数据更新出现在输出引脚上的延迟时间。

23.什么是孔径抖动？

孔径抖动是样本之间孔径延迟的变化。孔径抖动表现为输入噪声。

24. 什么是信噪比和失真比（S/(N+D) 或 SINAD）？

信噪比和失真比 (S/(N+D) 或 SINAD)，以分贝 (dB) 表示，输出端的输入信号的 rms 值与所有其他频谱分量的 rms 值之比，包括一半频谱的子时钟频率谐波，不包括直流。

25.什么是满量程阶跃响应？

满量程阶跃响应定义为 VIN 从 VREF- 变为 VREF+ 或从 VREF+ 变为 VREF- 所需的时间，它将转换器设置为充分恢复和转换以满足其额定精度。

26.什么是通道延迟（latency）？

通道延迟（latency），即从转换开始到转换数据出现在输出驱动级之间的时钟周期数。使用通道延迟加上输出延迟对任何给定样本的数据进行采样。每隔一个时钟周期，就有新数据可用，但数据滞后于通道延迟加上输出延迟。

27. 模数转换器的静态规格是什么？

静态指标是关于输入到模数转换器的直流 (DC) 信号的指标。这些包括增益误差、偏移误差以及微分和积分线性误差。

28. 什么是总不可调整误差 (TUE)？

Total Unadjusted Error (TUE) 是指理想条件下电压相对于数字编码中心和输入电压范围的最大偏差。总未调整误差包括失调误差、增益误差以及微分和积分非线性误差。

29.什么是满量程误差？

满量程误差，衡量最终代码转换距离理想值低于 VREF+ 1 1/2 LSB 的程度，定义为： VFSE = Vmax + 1.5 LSB- VREF + ，其中 Vmax是最大代码处的转换电压，以伏特、最低有效位或满量程百分比表示。

30.什么是过渡时间？

转换时间是指模数转换器完成一次转换所用的时间。转换时间不包括采样时间、多路复用器设置时间或完成转换周期的其他部分，转换时间可能小于吞吐时间。

31. 什么是电源抑制比 (PSRR)？

电源抑制比可分为两种规格。直流电源抑制比 (DC PSRR) 是指定参数（例如满量程误差）的变化与电源电压的指定变化之比。交流电源抑制比 (AC PSRR) 是对叠加在电源上的特定频率和幅度的信号、该信号在输出端的输出幅度及其在电源引脚处的幅度之比的度量。电源抑制比 (PSRR) 通常以分贝表示。

32. 什么是缺失码？

缺失代码是那些被忽略或永远不会出现在 ADC 输出中的输出代码。这些代码不能传递任何输入值。

33.什么是吞吐率？

吞吐量是模数转换器的最高连续转换率。

34. 什么是信噪比 (SNR)？

信噪比 (SNR) 是一个比率，以分贝 (dB) 表示，出现在输入信号的 rms 值和所有其他频谱分量（低于采样频率的一半，除了谐波分量和直流分量）有效值的比率。

信噪比（SNR）是信号电平的均方根值与各种噪声（包括量化噪声、热噪声、白噪声等）的均方根值的比值，以分贝为单位。其中信号是指基波分量的均方根值，噪声是指低于奈奎斯特频率的所有非基波分量的均方根值（谐波分量和直流分量除外）。

35.什么是吞吐时间？

吞吐量时间是转换器完成转换所花费的时间。吞吐量时间包括任何多路复用器的建立时间、采样时间、转换时间、输出显示时间。

36. 什么是直流共模误差？

DC 共模误差是模数转换器差分输入的规范。当两个输入上的模拟电压变化相同的值时，输出代码的变化量就会发生。它通常由 LSB 表示。

37.什么是偏差误差？

ADC的失调误差在理论上定义为ADC的最低位设置为“1”状态时的输入电压与最低位设置为“1”状态时的输入电压之差。

38. 印刷电路板的电源地是否应该作为数字和模拟的公共地？

是的，它们应该是一样的。但重要的是要仔细布线所有电源和信号，以使接地电流与电源和信号分开。