本文彙總和定義模/數轉換器(ADC)和數/模轉換器(DAC)領域常用的技術術語。

采集時間是從釋放保持狀态(由采樣-保持輸入電路執行)到采樣電容電壓穩定至新輸入值的1 LSB範圍之内所需要的時間。采集時間(Tacq)的公式如下：

式中，RSOURCE為源阻抗，CSAMPLE為采樣電容，N為分辨率位數。

根據采樣定理，超過奈奎斯特頻率的輸入信号頻率為“混疊”頻率。也就是說，這些頻率被“折疊”或複制到奈奎斯特頻率附近的其它頻譜位置。為防止混疊，必須對所有有害信号進行足夠的衰減，使得ADC不對其進行數字化。欠采樣時，混疊可作為一種有利條件。

ADC中的孔徑延遲(tAD)是從時鐘信号的采樣沿(下圖中為時鐘信号的上升沿)到發生采樣時之間的時間間隔。當ADC的跟蹤-保持切換到保持狀态時，進行采樣。

孔徑延遲(紅色)和抖動(藍色)。

孔徑抖動 (tAJ) 是指采樣與采樣之間孔徑延遲的變化，如圖所示。典型的ADC孔徑抖動值遠遠小于孔徑延遲值。

标準二進制是一種常用于單極性信号的編碼方法。二進制碼(零至滿幅)的範圍為從全0 (00...000)到全1的正向滿幅值(11...111)。中間值由一個1 (MSB)後邊跟全0 (10...000)表示。該編碼類似于偏移二進制編碼，後者支持正和負雙極性傳遞函數。

術語“雙極性”表示信号在某個基準電平上、下擺動。單端系統中，輸入通常以模拟地為基準，所以雙極性信号為在地電平上、下擺動的信号。差分系統中，信号不以地為基準，而是正輸入以負輸入為參考，雙極性信号則指正輸入信号能夠高于和低于負輸入信号。

共模抑制是指器件抑制兩路輸入的共模信号的能力。共模信号可以是交流或直流信号，或者兩者的組合。共模抑制比(CMRR)是指差分信号增益與共模信号增益之比。CMRR通常以分貝(dB)為單位表示。

串擾表示每路模拟輸入與其它模拟輸入的隔離程度。對于具有多路輸入通道的ADC，串擾指從一路模拟輸入信号耦合到另一路模拟輸入的信号總量，該值通常以分貝(dB)為單位表示；對于具有多路輸出通道的DAC，串擾是指一路DAC輸出更新時在另一路DAC輸出端産生的噪聲總量。

對于ADC，觸發任意兩個連續輸出編碼的模拟輸入電平之差應為1 LSB (DNL = 0)，實際電平差相對于1 LSB的偏差被定義為DNL。對于DAC，DNL誤差為連續DAC編碼的理想與實測輸出響應之差。理想DAC響應的模拟輸出值應嚴格相差一個編碼(LSB)(DNL = 0)。(DNL指标大于或等于1LSB保證單調性。)(見“單調”。)

ADC和DAC的DNL。

數字饋通是指DAC數字控制信号變化時，在DAC輸出端産生的噪聲。在下圖中，DAC輸出端的饋通是串行時鐘信号噪聲的結果。

數字饋通

動态範圍定義為器件本底噪聲至其規定最大輸出電平之間的範圍，通常以dB表示。ADC的動态範圍為ADC能夠分辨的信号幅值範圍；如果ADC的動态範圍為60dB，則其可分辨的信号幅值為x至1000x。對于通信應用，信号強度變化範圍非常大，動态範圍非常重要。如果信号太大，則會造成ADC輸入過量程；如果信号太小，則會被淹沒在轉換器的量化噪聲中。

有效位數(ENOB)

ENOB表示一個ADC在特定輸入頻率和采樣率下的動态性能。理想ADC的誤差僅包含量化噪聲。當輸入頻率升高時，總體噪聲(尤其是失真分量)也增大，因此降低ENOB和SINAD(參見“信号與噪聲 失真比(SINAD)”)。滿幅、正弦輸入波形的ENOB由下式計算：

加載-感應輸出

一種測量技術，在電路的遠端點加載電壓(或電流)，然後測量(檢測)産生的電流(或電壓)。例如，帶有集成輸出放大器的DAC有時就包含加載-感應輸出。輸出放大器可提供反相輸入用于外部連接，反饋通路必須通過外部形成閉環。

ADC工作時施加的模拟輸入信号等于或接近轉換器的規定滿幅電壓。然後将輸入頻率提高到某個頻率，使數字轉換結果的幅值降低3dB。該輸入頻率即為全功率帶寬。

滿幅誤差為觸發跳變至滿幅編碼的實際值與理想模拟滿幅跳變值之差。滿幅誤差等于“失調誤差 增益誤差”，如下圖所示。

ADC和DAC的滿幅誤差。

數/模轉換器(DAC)的滿幅增益誤差為實際與理想輸出跨距之差。實際跨距為輸入設置為全1時與輸入設置為全0時的輸出之差。所有數據轉換器的滿幅增益誤差都與選擇用于測量增益誤差的基準有關。

ADC或DAC的增益誤差表示實際傳遞函數的斜率與理想傳遞函數的斜率的匹配程度。增益誤差通常表示為LSB或滿幅範圍的百分比(%FSR)，可通過硬件或軟件校準進行消除。增益誤差等于滿幅誤差減去失調誤差。

ADC和DAC的增益誤差

增益誤差漂移指環境溫度引起的增益誤差變化，通常表示為ppm/°C。

增益一緻性表示多通道ADC中所有通道增益的匹配程度。為計算增益的一緻性，向所有通道施加相同的輸入信号，然後記錄最大的增益偏差，通常用dB表示。

尖峰脈沖指MSB跳變時在DAC輸出端産生的電壓瞬态振蕩，通常表示為nV•s，等于電壓-時間曲線下方的面積。

周期信号的諧波為信号基頻整數倍的正弦分量。

對于數據轉換器，積分非線性(INL)是實際傳遞函數與傳遞函數直線的偏差。消除失調誤差和增益誤差後，該直線為最佳拟合直線或傳遞函數端點之間的直線。INL往往被稱為“相對精度”。

ADC和DAC的INL。

IMD是指由于電路或器件的非線性産生的原始信号中并不存在的新頻率分量的現象。IMD包括諧波失真和雙音失真。測量時，将其作為将所選交調産物(即IM2至IM5)的總功率與兩個輸入信号(f1和f2)的總功率之比。2階至5階交調産物如下：

• 2階交調産物(IM2)：f1 f2、f2 - f1
• 3階交調産物(IM3)：2 x f1 - f2、2 x f2 - f1、2 x f1 f2、2 x f2 f1
• 4階交調産物(IM4)：3 x f1 - f2、3 x f2 - f1、3 x f1 f2、3 x f2 f1
• 5階交調産物(IM5)：3 x f1 - 2 x f2、3 x f2 - 2 x f1、3 x f1 2 x f2、3 x f2 2 x f1

最低有效位(LSB)

在二進制數中，LSB為最低加權位。通常，LSB為最右側的位。對于ADC或DAC，LSB的權重等于轉換器的滿幅電壓範圍除以2N，其中N為轉換器的分辨率。對于12位ADC，如果滿幅電壓為2.5V，則1LSB = (2.5V/212) = 610µV

MSB跳變

MSB跳變(中間刻度點)時，MSB由低電平變為高電平，其它所有數據位則由高電平變為低電平；或者MSB由高電平變為低電平，而其它數據位由低電平變為高電平。例如，01111111變為10000000即為MSB跳變。MSB跳變往往産生最嚴重的開關噪聲（見尖峰脈沖)。

單調

在序列中，如果對于每個n，Pn 1總是大于或等于Pn，則說該序列單調增大；類似地，如果對于每個n，Pn 1總是小于或等于Pn，則說該序列單調減小。對于DAC，如果模拟輸出總是随DAC編碼輸入的增大而增大，則說該DAC是單調的；對于ADC，如果數字輸出編碼總是随模拟輸入的增大而增大，則說該ADC是單調的。如果轉換器的DNL誤差不大于±1LSB，則能夠保證單調。

最高有效位(MSB)

在二進制數中，MSB為最高加權位。通常，MSB為最左側的位。

乘法DAC (MDAC)

乘法DAC允許将交流信号施加至基準輸入。通過将感興趣的信号連接至基準輸入，并利用DAC編碼縮放信号，DAC可用作數字衰減器。

無丢失編碼

當斜線上升信号施加至ADC的模拟輸入端時，如果ADC産生所有可能的數字編碼，則該ADC無丢失編碼。

奈奎斯特頻率

奈奎斯特定理說明：ADC的采樣率必須至少為信号最大帶寬的兩倍才能無失真地完整恢複模拟信号。該最大帶寬被稱為奈奎斯特頻率。

偏移二進制編碼

偏移二進制是一種常用于雙極性信号的編碼方法。在偏移二進制編碼中，負向最大值(負向滿幅值)用全0 (00...000)表示，正向最大值(正向滿幅值)用全1 (11...111)表示。零幅由一個1 (MSB)後邊跟全0 (10...000)表示。該方法與标準二進制類似，後者常用于單極性信号(參見二進制編碼，單極性)。

失調誤差(雙極性)

雙極性轉換器失調誤差的測量與單極性轉換器失調誤差的測量類似，但在雙極性傳遞函數的中間點測量零幅處的誤差(參見失調誤差單極性)

失調誤差(單極性)

失調誤差常稱為“零幅”誤差，指在某個工作點，實際傳遞函數與理想傳遞函數的差異。對于理想數據轉換器，第一次跳變發生在零點以上0.5LSB處。對于ADC，向模拟輸入端施加零幅電壓并增加，直到發生第一次跳變；對于DAC，失調誤差為輸入編碼為全0時的模拟輸出。

ADC和DAC的失調誤差。

失調誤差漂移

失調誤差漂移指環境溫度引起的失調誤差變化，通常表示為ppm/°C。

過采樣

對于ADC，如果采樣模拟輸入的頻率遠遠高于奈奎斯特頻率，則稱為過采樣。過采樣有效降低了噪底，所以提高ADC的動态範圍。提高動态範圍又進而提高了分辨率。過采樣是Σ-Δ ADC的基礎。

相位匹配

相位匹配表示施加至多通道ADC所有通道的完全相同信号的相位匹配程度。相位匹配指所有通道中的最大相位偏移，通常用度表示。

電源抑制比(PSRR)

電源抑制比(PSRR)指電源電壓變化與滿幅誤差變化之比，以dB表示。

量化誤差

對于ADC，量化誤差定義為實際模拟輸入與表示該值的數字編碼之間的差異(參見“量化”)。

比例測量

施加至ADC電壓基準輸入的電壓不是恒定電壓，而是與施加至變送器(即負載單元或電橋)的信号成比例。這種類型的測量稱為比例測量，它消除了基準電壓變化引起的所有誤差。下圖中使用電阻橋的方法就是比例測量的一個例子。

采用電阻橋網絡的比例測量。

分辨率

ADC分辨率為用于表示模拟輸入信号的位數。為了更準确地複現模拟信号，就必須提高分辨率。使用較高分辨率的ADC也降低量化誤差。對于DAC，分辨率與此類似：DAC的分辨率越高，增大編碼時在模拟輸出端産生的步進越小。

有效值(RMS)

交流波形的RMS值為有效直流值或該信号的等效直流信号。計算交流波形的RMS值時，先對交流波形進行平方以及時間平均，然後取其平方根。對于正弦波，RMS值為峰值的 2/2 (或0.707)倍，也就是峰-峰值的0.354倍。

采樣率/頻率

采樣率或采樣頻率以“采樣/秒”(sps)表示，指ADC采集(采樣)模拟輸入的速率。對于每次轉換執行一次采樣的ADC(如SAR、Flash ADC或流水線型ADC)，采樣速率也指吞吐率。對于Σ-Δ ADC，采樣率一般遠遠高于數據輸出頻率。

建立時間

對于DAC，建立時間是從更新(改變)其輸出值的命令到輸出達到最終值(在規定百分比之内)之間的時間間隔。建立時間受輸出放大器的擺率和放大器振鈴及信号過沖總量的影響。對于ADC，采樣電容電壓穩定至1 LSB所需的時間小于轉換器的捕獲時間至關重要。

信納比(SINAD)

SINAD是正弦波(ADC的輸入，或DAC恢複的輸出)的RMS值與轉換器噪聲加失真(無正弦波)的RMS值之比。RMS噪聲加失真包括奈奎斯特頻率以下除基波和直流失調以外的所有頻譜成分。SINAD通常表示為dB。

信噪比(SNR)

信噪比(SNR)是給定時間點有用信号幅度與噪聲幅度之比，該值越大越好。對于由數字采樣完美重構的波形，理論上的最大SNR為滿幅模拟輸入(RMS值)與RMS量化誤差(剩餘誤差)之比。理想情況下，理論上的最小ADC噪聲僅包含量化誤差，并直接由ADC的分辨率(N位)确定：

(除量化噪聲外，實際ADC也産生熱噪聲、基準噪聲、時鐘抖動等。)

帶符号二進制編碼

帶符号二進制編碼方法中，MSB表示二進制數的符号(正或負)。所以，-2的8位表示法為10000010， 2的表示法為00000010。

擺率

擺率是DAC輸出變化的最大速率，或者不會造成ADC數字輸出錯誤的輸入變化的最大速率。對于帶有輸出放大器的DAC，規定擺率通常是放大器的擺率。

小信号帶寬(SSBW)

為測量小信号帶寬，向ADC施加一個幅值足夠小的模拟輸入信号，其擺率不會限制ADC的性能。然後，掃描輸入頻率，直到數字轉換結果的幅值降低3dB。小信号帶寬往往受限于相關采樣-保持放大器的性能。

無雜散動态範圍(SFDR)

無雜散動态範圍(SFDR)是基波(信号成分最大值)RMS幅值與第二大雜散成份(不包含直流失調)的RMS值之比。SFDR以相對于載波的分貝(dBc)表示。

總諧波失真(THD)

THD測量信号的失真成分，用相對于基波的分貝(dB)表示。對于ADC，總諧波失真(THD)是所選輸入信号諧波的RMS之和與基波之比。測量時，隻有在奈奎斯特限值之内的諧波被包含在内。

跟蹤-保持

跟蹤-保持往往也被稱為“采樣-保持”，指ADC的輸入采樣電路。跟蹤-保持輸入的最基本表示形式是模拟開關和電容(見圖)。開關閉合時，電路處于“跟蹤”模式；開關開路時，采樣電容保持輸入的最後瞬态值，電路處于“保持”模式。

基本的跟蹤-保持。

轉換噪聲

轉換噪聲指引起ADC輸出在相鄰輸出編碼之間切換的輸入電壓變化範圍。當增大模拟輸入電壓時，由于相關瞬态噪聲的原因，觸發每個編碼發生跳變(編碼邊緣)的電壓是不确定的。

二進制補碼編碼

二進制補碼編碼方法用于正數和負數編碼，簡化加法和減法計算。該編碼方法中，-2的8位表示法為11111110， 2的表示法為00000010。

欠采樣

欠采樣技術中，ADC采樣率低于模拟輸入頻率，該條件下将引起混疊。根據奈奎斯特定理，自然知道欠采樣将丢失信号信息。然而，如果對輸入信号進行正确濾波，以及正确選擇模拟輸入和采樣頻率，則可将包含信号信息的混疊成分從較高頻率搬移至較低頻率，然後進行轉換。該方法有效地将ADC用作下變頻器，将較高帶寬信号搬移到ADC的有效帶寬。要想該技術取得成功，ADC跟蹤-保持電路的帶寬必須能夠處理預期的最高頻率信号。

單極性

對于單端模拟輸入ADC，單極性信号輸入範圍為零幅(通常為地)至滿幅(通常為基準電壓)；對于差分輸入ADC，信号輸入範圍為零幅至滿幅，以正輸入相當于負輸入測量輸入範圍。

零幅誤差

參見失調誤差(單極性)。

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