解读高速数模转换器(DAC)的建立和保持时间
信号链基础知识-高速数模转换
信号链基础知识:高速数模转换
TI 的DAC34H84是一款 4 通道、16 位、1250 Msps 的DAC。
这样做的原因是，它是一种典型的高速数模转换器，拥有隔离输入和DAC 时钟域的输入FIFO、插值数字模块、精细频率分辨率数字正交调制、模拟正交调制器校正以及sin(x)/x 校正(请参见图1)。
本文将逐一介绍这些特性的功能和作用。
第一个数字模块是插值模块，它负责增加DAC 内部数字信号的采样速率。
一般而言，利用两倍采样速率增加步骤，来实现插值。
利用在输入采样点之间插入零来完成这项工作，其在fIF 和FIN – fIF 产生两个信号。
通过一个数字低通滤波器后，去掉了位于FIN – fIF 的第二个信号，只在fIF 留有信号。
使用插值的原因与大多数高速DAC 使用的零阶保持输出结构有关。
利用零阶保持，DAC 根据时钟周期初期的数字采样对输出振幅进行相应的设置，然后保持住，直到时钟周期和下一个输出采样末端为止。
这样便产生一种上楼梯式的输出，其频率响应如方程式 1 表示： 。
数模和模数转换器的应用
的内容在DAC 寄存器中锁存。
• (3) 进入DAC 寄存器的数据送入D/ A 转换器转换成模拟信号, 且随时 可读取。DAC0832 在不同信号组合的控制下可实现三种工作方式: 双缓冲器型、单缓冲器型和直通型, 如图8-6 所示。
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8. 2 数/ 模转换器(DAC)
• ①双缓冲器方式, 如图8-6 (a) 所示: 首先, 给
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8. 3 模/ 数转换器(ADC)
• 1. 取样和保持 • 取样(又称抽样或采样) 是将时间上连续变化的模拟信号转换为时间上
离散的模拟信号, 即转换为一系列等间隔的脉冲。其过程如图8-7 信 号, UO 为取样后输出信号。 • 取样电路实质上是一个受控开关。在取样脉冲CP 有效期τ 内, 取样开 关接通, 使UO =UI; 在其他时间(Ts -τ) 内, 输出UO =0。因此, 每经过一 个取样周期, 在输出端便得到输入信号的一个取样值。 • 为了不失真地用取样后的输出信号UO 来表示输入模拟信号UI, 取样频 率f s 必须满足fs≥2fmax (此式为取样定理)。其中, fmax 为输入信号UI 的 上限频率(即最高次谐波分量的频率)。
• 倒T 型电阻网络DAC 的组成框图如图8-2 所示, 数据锁存器用来暂时 存放输入的数字量, 这些数字量控制模拟电子开关, 将参考电压源UREF 按位切换到电阻译码网络中变成加权电流, 然后经运放求和输出相应 的模拟电压, 完成D/ A 转换过程。
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8. 2 数/ 模转换器(DAC)
输入寄存器直接存入DAC 寄存器中并进行转换。这种工作方式称为
单缓冲方式, 即通过控制一个寄存器的锁存, 达到使两个寄存器同时选
通及锁存。
医学电子学第七章模数数-模转换
① 不能采用时分复用技术 ② 无需抗混叠滤波器
三、A/D转换器的主要技术指标
1. 分辨率 分辨率指A/D转换器对输入模拟信号的分辨能力。从理论
上讲，一个n位二进制数输出的A/D转换器应能区分输入模拟电
压的2n个不同量级，能区分输入模拟电压的最小差异为
1 n）。 （满量程输入的 1/2 FSR 2n
本章主要内容
1. 数字/模拟转换和模拟/数字转换在 现代测控系统中的作用。 2. 数字/模拟转换器和模拟/数字转换 器的工作原理。 3. 数字/模拟转换器和模拟/数字转换 器的主要性能参数和选用。
7.1 概述
ADC和DAC的应用：
传感器
(温度、压力、流 量等模拟量）
A/D
能够将模拟量转换为 数字量的器件称为模 数转换器，简称A/D转 换器或ADC。
①双积分型A/D转换器的转换速度最慢，需几百毫秒左右；
②逐次逼近式A/D转换器的转换速度较快，需几十微秒； ③并行比较型 A/D 转换器的转换速度最快，仅需几十纳秒时间。
3.各种ADC性能比较
传统方式的ADC，例如：逐次逼近型、积分型、压频变换型主要应用于 中速或较低速、中等精度的数据采集和智能仪器中。 在并行基础上发展起来的分级型和流水线型ADC主要应用于高速情况下 的瞬态信号处理、快速波形存储与记录、高速数据采集术等领域。这些 高速ADC的不足之处就是分辨率不高，无法实现大动态范围及微弱信号 的检测。 90年代以来获得很大发展的∑-Δ型ADC利用高抽样率和数字信号处理技 术，将抽样、量化、数字信号处理融为一体，从而获得了高精度的ADC， 目前可达24位以上， ∑-Δ型ADC由于其极高的分辨率，在很多应用领域 可以直接对传感器的输出信号进行转换处理而不需要任何信号调理（放 大和滤波）电路；∑-Δ型ADC不断提高的转换速度和相对低廉的价格，日 益拓宽它的应用领域，对测控电路的设计必将带来深刻的影响和变革。 目前，这一类型的ADC的主要缺点是转换速度还不高，很难实现高频信 号的检测。
DAC电路基本原理
DAC电路基本原理DAC（Digital-to-Analog Converter）翻译为数模转换器，是一种将数字信号转换为模拟信号的电子设备。
DAC的基本原理是根据输入的数字信号，通过一系列的处理过程，将其转换为模拟信号输出。
1.样本保持：在DAC电路中，输入的数字信号是一个个离散的样本点，为了使得输出的模拟信号更加平滑，首先需要进行样本保持过程。
样本保持电路将输入的信号进行采样，并在一定时间内保持其值不变，以便进行后续的处理。
2.数字-模拟转换：在样本保持之后，需要将离散的数字信号转换为连续的模拟信号。
这一过程称为数字-模拟转换，在DAC电路中通常使用的是数位信号的加权求和方法。
具体而言，将离散的数字信号分成若干等级，并根据其权重进行加权求和，得到连续的模拟信号。
3.滤波：在进行数字-模拟转换后，得到的模拟信号通常包含有额外的高频噪声或者干扰。
为了去除这些噪声，需要进行滤波处理。
滤波是通过电容、电感等元件来实现的，可以将高频噪声滤除，使输出信号更加平滑。
4.放大：经过滤波后的模拟信号通常幅度较小，因此需要进行放大以得到我们需要的输出信号。
放大过程使用放大器来实现，可以将信号的幅度放大到我们需要的范围内。
5.偏置调整：部分DAC电路在输出之前需要进行偏置调整。
偏置调整是为了将输出的模拟信号调整到所需的范围内，以便与其他设备进行连接或者控制。
总结起来，DAC电路的基本原理包括样本保持、数字-模拟转换、滤波、放大和偏置调整。
这些步骤依次进行，最终将输入的数字信号转换为模拟信号输出。
通过DAC电路，可以实现数字信号到模拟信号的转换，广泛应用于音频、视频、通信等各个领域。
【精品】数模转换与模数转换
【关键字】精品第7章数-模转换与模-数转换第1讲数-模转换一、教学目的：1、数模转换的基本原理。
2、理解常见的数模转换电路。
3、掌握数模转换电路的主要性能指标。
二、主要内容：1、数模转换的定义及基本原理2、权电阻D/A转换器、倒T型D/A转换器的电路结构特点、工作原理及其主要技术参数3、DAC主要性能指标三、重点难点：权电阻D/A转换器、倒T型D/A转换器的电路结构特点、工作原理及其主要技术参数。
四、课时安排：2学时五、教学方式：课堂讲授六、教学过程设计复习并导入新课：新课讲解：[重点难点]权电阻D/A转换器、倒T型D/A转换器的电路结构特点、工作原理及其主要技术参数，逐次逼近型A/D转换器、双积分型A/D转换器的电路结构特点、工作原理及其主要技术参数。
[内容提要]本章介绍数字信号和模拟信号相互转换的基本原理和常见转换电路。
必要性与意义：自然界中，许多物理量是模拟量，电子系统中的输入、输出信号多数也是模拟信号。
而数字系统处理的数字信号却具有抗干扰能力强、易处理等优点；利用数字系统处理模拟信号的情况也越来越普遍。
由于数字系统只能对数字信号进行处理，因此要根据实际情况对模拟信号和数字信号进行相互转换。
随着计算机技术和数字信号处理技术的快速发展，在通信、自动控制等许多领域，常常需要将输入到电子系统的模拟信号转换成数字信号后，再由系统进行相应的处理，而数字系统输出的数字信号，还要再转换为模拟信号后，才能控制相关的执行机构。
这样，就需要在模拟信号与数字信号之间建立一个转换接口电路—模数转换器和数模转换器。
A/D转换定义：将模拟信号转换为数字信号的过程称为模数转换（Analog to Digital），或A/D转换。
能够完成这种转换的电路称为模数转换器（Analog Digital Converter），简称ADC。
D/A转换定义：将数字信号转换为模拟信号的过程称为数模转换（Digital to Analog），或D/A转换。
建立时间和保持时间
图1建立时间（setup time）是指在触发器的时钟信号上升沿到来以前，数据稳定不变的时间，如果建立时间不够，数据将不能在这个时钟上升沿被打入触发器；保持时间（hold time）是指在触发器的时钟信号上升沿到来以后，数据稳定不变的时间，如果保持时间不够，数据同样不能被打入触发器。
如图1 。
数据稳定传输必须满足建立和保持时间的要求，当然在一些情况下，建立时间和保持时间的值可以为零。
PLD/FPGA开发软件可以自动计算两个相关输入的建立和保持时间。
个人理解：1、建立时间（setup time）触发器在时钟沿到来之前，其数据的输入端的数据必须保持不变的时间；建立时间决定了该触发器之间的组合逻辑的最大延迟。
2、保持时间（hold time）触发器在时钟沿到来之后，其数据输入端的数据必须保持不变的时间；保持时间决定了该触发器之间的组合逻辑的最小延迟。
关于建立时间保持时间的考虑华为题目：时钟周期为T，触发器D1的建立时间最大为T1max，最小为T1min。
组合逻辑电路最大延迟为T2max，最小为T2min。
问：触发器D2的建立时间T3和保持时间T4应满足什么条件？分析：Tffpd：触发器输出的响应时间，也就是触发器的输出在clk时钟上升沿到来之后多长的时间内发生变化并且稳定，也可以理解为触发器的输出延时。
Tcomb：触发器的输出经过组合逻辑所需要的时间，也就是题目中的组合逻辑延迟。
Tsetup：建立时间Thold：保持时间Tclk：时钟周期建立时间容限：相当于保护时间，这里要求建立时间容限大于等于0。
保持时间容限：保持时间容限也要求大于等于0。
由上图可知，建立时间容限＝Tclk-Tffpd(max)-Tcomb(max)-Tsetup，根据建立时间容限≥0，也就是Tclk-Tffpd(max)-Tcomb(max)-Tsetup≥0，可以得到触发器D2的Tsetup≤Tclk-Tffpd(max)-Tcomb(max)，由于题目没有考虑Tffpd，所以我们认为Tffpd＝0，于是得到Tsetup≤T-T2max。
dac数模转换器工作原理
dac数模转换器工作原理
DAC（数字模拟转换器）的工作原理主要包括两个步骤：数字信号的采样和模拟信号的重构。
在数字信号的采样阶段，DAC将输入的数字信号分解为一系列离散的采样值。
这些采样值通常是在固定的时间间隔内进行采样的。
这些采样值可以通过模数转换器（ADC）从模拟信号中获取，或者通过数字信号处理器（DSP）等设备生成。
在模拟信号的重构阶段，DAC将这些采样值转换为模拟信号。
这个过程通
常涉及到使用一种或多种模拟电路来重建原始的模拟信号。
最简单的DAC
是二进制加权电阻网络，也称为R-2R网络。
该网络由一系列电阻组成，其中每个电阻的阻值与二进制数的相应位相关联。
当输入的数字信号的某个位为1时，相应的电阻将连接到一个参考电压上，而当该位为0时，相应的电阻将连接到地。
通过这种方式，DAC可以根据输入的数字信号的每个位的
值来调整输出的模拟信号的电压。
此外，除了R-2R网络，还有其他一些常见的DAC架构，如串行接口DAC、并行接口DAC和ΔΣ（Delta-Sigma）DAC。
这些不同的架构在实现上有所不同，但基本原理是相似的：将数字信号转换为模拟信号。
总的来说，DAC的工作原理可以概括为两个主要步骤：数字信号的采样和模拟信号的重构。
通过使用不同的DAC架构，可以实现高精度、高速度和低功耗的数字到模拟信号的转换。
详谈数模转换器(DAC)的工作原理与应用
详谈数模转换器（DAC）的工作原理与应用数模转换器是执行转换操作的电子设备。
顾名思义，它将数字输入信号转换为模拟输出信号。
可以使用数模转换器将诸如数字音乐之类的数字信号转换为模拟声音。
它是数据转换器的一种。
数模转换器也称为数模转换器，D转换器，数模转换器转换器，D / A转换器等，数模转换器（ADC）进行反向操作。
一、数模转换器的工作原理数模转换器是用于数模转换的设备。
数字信号定义为时间离散和幅度信号离散。
同时，将模拟信号定义为时间连续和连续幅度信号。
数模转换器将定点二进制数字（适当的抽象精度数字）转换为物理测量结果。
数模转换器基于Nyquist-Shannon采样定理工作。
它指出–如果采样率大于或等于输入信号中存在的最高频率分量的两倍，则可以从其采样输出中恢复输入信号。
有几个参数可以测量数模转换器的性能。
输出信号的带宽，信噪比是一些参数。
二、数模转换器的电气符号数模转换器的符号三、数模转换器的应用1、音频处理在当今的数字化时代，音乐和其他音频以数字化格式存储。
当我们需要在扬声器或耳机中听到它们时，则必须将数字形式转换为模拟信号。
这就是为什么在每个可以播放音乐的设备中都找到数模转换器的原因，例如MP3音乐播放器，DVD播放器，CD播放器，笔记本电脑，移动电话等。
高端高保真系统使用专用的独立数模转换器。
在现代数字扬声器（例如USB扬声器，声卡等）中可以找到类似的数模转换器。
在IP语音通信中，源被数字化。
因此，需要一个数模转换器将数字化部分重构为模拟信号。
2、视频编码视频编码器系统处理视频信号并将数字信号发送到IC。
3、数字显示图形控制器通常使用查找表来生成发送到模拟输出的信号（例如RGB信号）以驱动显示器。
4、校准数模转换器可以提供动态类型的校准，以提高测试系统的精度。
5、控制电机数模转换器还用于需要电压控制信号的电动机控制设备中。
数模转换器还用于数据分配系统，数字电位计，软件无线电和许多其他地方。
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解读高速数/模转换器(DAC)的建立和保持时间Oct 10, 2007
摘要：本应用笔记定义了高速数/模转换器(DAC)的建立和保持时间，并给出了相应的图例。
高速DAC的这两个参数通常定义为“正、负”值，了解它们与数据瞬态特性之间的关系是一个难点，为了解决这些难题，本文提供了一些图例。
介绍
为了达到高速数/模转换器(DAC)的最佳性能，需要严格满足数字信号的时序要求。
随着时钟频率的提高，数字接口的建立和保持时间成为系统设计人员需要重点关注的参数。
本应用笔记对建立和保持时间进行详尽说明，因为这些参数与Maxim的高性能数据转换方案密切相关。
定义建立和保持时间
建立时间(t S)是相对于DAC时钟跳变，数据必须达到有效的逻辑电平的时间。
保持时间(t H)则定义了器件捕获/采样数据后允许数据发生变化的时间。
图1给出了相对于时钟上升沿的建立和保持时间。
特定器件的时钟信号有效边沿可能是上升/下降沿，或由用户选择，例如MAX5895 16位、500Msps、插值和调制双通道DAC，CMOS输入。
图1. 相对于时钟信号上升沿的建立和保持时间
采用CMOS技术设计的数字电路通常将电源摆幅的中间值作为切换点。
因此，时间参考点定在信号边沿的中点。
图1波形标明了器件在典型条件下的建立和保持时间。
注意此时定义的这两个参数均为正值，但在建立或保持时间出现负值时将会令人迷惑不解。
MAX5891 600Msps、16位DAC为这一中间值状态提供了很好的学习实例。
该器件的建立时间为-1.5ns，而保持时间为2.6ns。
图2给出MAX5891的最小建立时间。
注意，实际应用中，数据通常在采样时钟跳变后发生变化。
图3给出了相同器件的最小保持时间。
图2. MAX5891的最小建立时间
图3. MAX5891的最小保持时间
为满足这些是需要求，用户需要分析数据源的传输延迟和抖动。
传输延迟决定了时钟的标称定时要求，而抖动指标则决定了所允许的容限。
为了解释这一关系，我们以具有1.5ns传输延迟的逻辑门电路为例。
如果在逻辑门电路作用相同的时钟信号，MAX5891将刚好满足如图2所示的建立时间。
这种情况下，对于温度漂移、时钟或数据抖动以及器件之间存在的差异都不具备任何设计裕量。
可以采用两种方法对建立和保持时间进行优化，包括增加时钟延迟、保持一致的引线长度等。
在数据源和DAC之间增加时钟延迟有助于解决上述例子中的传输延迟问题。
保持一致的数据源与DAC输入引脚之间的引线长度可以确保抖动、漂移不会使某一位进入下一个时钟周期。
需要注意的是，我们现在处理的是包含多条数据线的高速数据总线，任何时刻所有位都必须满足时序要求。
结论
处理高频数据的定时面临诸多挑战，解决这些难题需要设计人员或系统设计工程师充分理解具体信号链路中所有器件的规格。
如果链路中任一器件的规格要求得不到满足，系统性能将会降低。
性能的降低表现为DAC输出精度的下降或限制时钟频率。