本文档深入探讨了模数转换器(ADC)和数模转换器(DAC)中重要特性指标积分非线性(INL)和差分非线性(DNL)的概念、测量方法及其对系统性能的影响。
形象地举例来解释ADC(模数转换器)和DAC(数模转换器)中的积分非线性INL(Integral Nonlinearity)和微分非线性DNL( Differential Nonlinearity)参数。
假设我们有一个8位的ADC,它应该能够将输入电压划分成256个等间隔的部分。理想情况下,每个输出数字值代表一个固定的电压范围。然而,在实际应用中,由于制造过程中的误差,这些间隔可能不会完全相等。INL衡量的是每个量化级别的偏差总和与理想的线性关系之间的差距。
假如第一个量化级别(即最小的模拟输入对应的数字化结果)的实际转换点比理想位置提前了0.1伏特,而最后一个量化的实际输出又滞后于理论值0.2伏特,则INL会反映出这些累积误差。换句话说,如果ADC在不同的电压范围内表现出不同大小的偏差,那么INL参数就会显示出这一点。
另一方面,DNL描述的是相邻量化级别之间的差异是否符合预期的一单位变化(即理想情况下每个增量步长应当一致)。例如,在一个理想的8位DAC中,从数字值0x7F到0x80的变化会导致输出电压增加1/256倍的满量程。然而,如果实际测量结果发现该转换点处有额外的增益或衰减,则DNL参数将指示这一点。
通过这样的例子可以帮助理解在ADC和DAC中INL与DNL的重要性:它们帮助我们了解这些器件的实际性能是否接近于理想状态,并且是评估其质量的关键指标。