Diferencijalna nelinearnost kod AD konvertora
Ključna osobina dobrog A/D konvertora je tvrdnja „bez propuštenog koda“. Ako se vrednost napona ulaznog signala menja od najmanje do najveće vrednosti iz definisanog opsega, A/D konvertor na izlazu daje sve kombinacije koda. U idealnom slučaju, svaki kod na prenosnoj funkciji A/D konvertora bi trebao da bude iste širine (LSB). Razlika u širini kodova je diferencijalna nelinearnost (DNL).
U idealnom slučaju, svaki kod na prenosnoj funkciji A/D konvertora bi trebao da bude iste širine (LSB). Razlika u širini kodova naziva se diferencijalna nelinearnost (DNL). Greška diferencijalne nelinearnosti (DNL) je prvi parametar koji se posmatra. Širina koda (ili LSB) A/D konvertora može se dobiti iz jednačine (f 1):
(f 1)
Razlika u naponima između svake promene koda trebalo bi da bude jednaka 1 LSB, kao što je definisano u jednačini (f 1). Odstupanje svakog koda od vrednosti LSB meri se kao DNL. Ovo može biti uočeno kao razlika u širini stepenika ili različit razmak između granica kodova na prenosno funkciji A/D konvertora. Na slici 1. Diferencijalna nelinearnost (DNL), prikazani digitalni izlazni kod (tj. stepenik prenosne karakteristike) je širi od predhodnog. Ova razlika predstavlja grešku DNL.
Slika 1: Diferencijalna nelinearnost (DNL)
DNL se računa po jednačini (f 2):
Ključna osobina dobrog A/D konvertora je tvrdnja „bez propuštenog koda“. To znači da, ako se vrednost napona ulaznog signala menja od najmanje do najveće vrednosti iz definisanog opsega, A/D konvertor na izlazu daje sve kombinacije koda. DNL greška manja od ±1 LSB garantuje prisustvo svih kodova (slika 2). Na slikama 3, 4 i 5 prikazane su tri vrednosti greške DNL. Sa greškom DNL od -0.5 LSB (slika 3), uređaj će garantovano raditi bez propuštenog koda. Sa greškom od -1 LSB (slika 4), nije sigurno da će uređaj raditi bez propuštenog koda. Može se videti da kod ”10” nedostaje. Međutim, kod većine A/D konvertora sa specificiranom maksimalnom DNL greškom od +/-1 LSB dodatno je navedeno da li uređaj radi bez propuštenog koda ili ne. Pošto su granice proizvođačkog testa ustvari uže od granica u specifikaciji, obično je garantovan rad bez propuštenog koda. Sa DNL greškom većom od -1 (-1.5 LSB na slici 5), uređaj radi sa propuštenim kodovima.
Slika 2: DNL greška, bez propuštenog koda
Slika 3: DNL greška, bez propuštenog koda
Slika 4: DNL greška, kod ‘’10’’ nedostaje
Slika 5: DNL greška, za vrednost AIN* izlaz može uzeti tri vrednosti, prilikom promene napona kod ‘’10’’ neće se pojaviti
Ako su vrednosti DNL greške različite po znaku (tj. -1 LSB, +2 LSB), prenosna funkcija A/D konvertora se menja. Teoretski, u ovim slučajevima i dalje ne mora postojati propušteni kod. Bitno je da je -1 LSB donja granica. Može se primetiti da se greška DNL meri samo u jednom smeru, obično nagore uz prenosnu funkciju. Nivo ulaznog signala potreban za prelazak na kod [N] poredi se sa nivoom potrebnim za kod [N+1]. Ako je razlika upravo 1 LSB, greška DNL je jednaka nuli. Ako je razlika veća od 1 LSB, greška DNL je pozitivna; ako je manja od 1 LSB greška DNL je negativna. Postojanje propuštenih kodova nije obavezno loše. Ako je potrebno postići 13-bitnu rezoluciju, a imate izbor između 16-bitnog A/D konvertora sa specifikacijom granica greške DNL ≤ ±4 LSB (što je efektivno 14-bitna preciznost bez propuštenog koda) po ceni 5 € i 16-bitnog A/D konvertora sa granicom greške DNL ≤ ±1 LSB po ceni 15 €, tada kupovina lošijeg A/D konvertora predstavlja značajno umanjenje cene komponente a uz to zadovoljava i vaše postjene zahteve.
Leave your response!
You must be logged in to post a comment.