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A/D轉(zhuǎn)換器測(cè)試技術(shù)及發(fā)現(xiàn)ADC中丟失的代碼

作者: 時(shí)間:2009-03-03 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏


真正的A/D的量化噪聲電平應(yīng)該高于上圖3(b)中所測(cè)得的結(jié)果。這是因?yàn)镕FT的相關(guān)處理增益將高電平的m=8頻譜分量在背景噪聲中拔高所致。


因此,如果采用該A/D,必須計(jì)算圖3(b)中所示10log10(N/2)的FFT處理增益。


為了充分表征A/D的動(dòng)態(tài)性能,需要在許多不同的頻率和幅度上執(zhí)行該測(cè)試。當(dāng)然,加到A/D上的模擬正弦信號(hào)必須盡可能地純凈。模擬信號(hào)中的任何固有失真都將在最終的FFT輸出中表現(xiàn)出來(lái),并導(dǎo)致A/D非線性問(wèn)題。


關(guān)鍵的是任何輸入頻率都必須是mfs/N。為了滿足奈奎斯特采樣準(zhǔn)則,這里m小于N/2,充分利用FFT的處理能力同時(shí)使頻率泄漏最小。


為了量化轉(zhuǎn)換器的互調(diào)失真,通常需要在A/D的輸入端加上兩個(gè)模擬信號(hào),互調(diào)失真反過(guò)來(lái)又能表征轉(zhuǎn)換器的動(dòng)態(tài)范圍。此時(shí),兩個(gè)輸入信號(hào)都必須滿足mfs/N限制。測(cè)試配置見圖4。

圖4:A/D轉(zhuǎn)換器硬件測(cè)試配置。


當(dāng)采用低通濾波器(BPF)來(lái)改善正弦波信號(hào)源輸出信號(hào)的純度時(shí)應(yīng)謹(jǐn)慎,應(yīng)該采用衰減量較小的固定衰減器(pads)來(lái)避免兩個(gè)信號(hào)源相互影響。(建議采用3-dB衰減器)。


功率合成器(power combiner)通常是模擬功率分配器的反向應(yīng)用,A/D時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器的輸出也是方波。上面圖4中的點(diǎn)劃線顯示所有三個(gè)信號(hào)源被鎖定到同一參考頻率源上。


檢測(cè)丟失的代碼


一個(gè)影響A/D轉(zhuǎn)換器的一個(gè)問(wèn)題是丟失代碼。當(dāng)轉(zhuǎn)換器不能輸出一個(gè)特定的二進(jìn)制字(一個(gè)代碼)時(shí)將會(huì)產(chǎn)生這種問(wèn)題。試想一下,當(dāng)用一個(gè)模擬正弦波來(lái)驅(qū)動(dòng)一個(gè)8位轉(zhuǎn)換器,其輸出二進(jìn)制字應(yīng)該是00100001(十進(jìn)制的33),而實(shí)際輸出則是00100000(十進(jìn)制的32),就會(huì)造成這種問(wèn)題,如圖5所示。


圖5:8位轉(zhuǎn)換器的二進(jìn)制0010001,十進(jìn)制33的丟失代碼時(shí)域圖。


代表十進(jìn)制33的二進(jìn)制字就是一個(gè)有丟失的代碼。這種微小的非線性通過(guò)檢測(cè)時(shí)域采樣或者進(jìn)行頻譜分析都很難檢測(cè)到。所幸的是,有一種既簡(jiǎn)單又可靠的方式,即采用統(tǒng)矩形圖(histogram)分析來(lái)檢測(cè)該丟失代碼。


該統(tǒng)計(jì)矩形圖分析僅僅包括收集許多A/D轉(zhuǎn)換器輸出采樣,并繪制出這些采樣值的出現(xiàn)次數(shù)和采樣值的關(guān)系。


在該統(tǒng)計(jì)矩形圖中,任何丟失的代碼(如上面丟失的33一樣)都將作為零值被顯示出來(lái)。也就是說(shuō),代表十進(jìn)制33的這個(gè)二進(jìn)制代碼出現(xiàn)的幾率為零。


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