Vad är monotonitet?

Digital-till-analog-omvandlare (DAC eller D-till-A)-kretsar är enheter som konverterar digital kod till analog signal. Konverteringen kan göras på andra sätt, med en analog-till-digital-omvandlare (ADC). I båda enheterna är två av nyckelspecifikationerna linjäritet och monotoni. Tekniska begränsningar hindrar DAC och ADC från att vara idealiska. Montonicitet är ett mått som hjälper till att beskriva hur väl de fungerar. I allmänhet är en icke-monoton DAC inte värdefull.

Termen monotoni kommer från matematikens område. Vissa matematiska funktioner, som kallas monotona matematiska funktioner, bibehåller å ena sidan samma ordning mellan x och y, eller vänder konsekvent på ordningen å andra sidan. Två möjligheter resulterar: antingen ökar x och y båda eller förblir desamma eller så minskar eller förblir x och y båda.

Inom elektronik är en monoton DAC en där den analoga utgången följer den digitala ingångens riktning, oavsett hur den digitala ingången varierar. Med andra ord, den analoga utsignalen ökar konsekvent när ingången ökar, och minskar när ingången minskar. Om den analoga utgången inte skulle följa den digitala ingångens riktning vid något tillfälle – minska när den ökar eller öka när den minskar – så skulle DAC:n betraktas som icke-monotonisk. Det finns inget som heter grader när det kommer till monotoni.

Linjäriteten – en referens till ideal utdata, som skulle se ut som en rak linje – är relaterad till monotoni. Den idealiska förändringen för ett enstaka steg är 1 LSB (Minst Signifikant Bit). Saknad kod indikeras med -1LSB. För att garantera monotont svar måste DNL-felet (Differential Nonlinearity), som är ett mått på skillnaden mellan den ideala utsignalen och den faktiska utsignalen för successiva steg, ett mått på dess precision, vara mindre än 1 LSB. Det vill säga, det kan vara upp till, men inte inklusive, ±1 LSB. Enligt vissa är det dock bara för en garanti, och det är möjligt för en omvandlare att vara monoton och ha en DNL som når maximalt eller mer än 1 LSB.