高速ADC测试和评估

文章出处：坤驰科技网责任编辑：坤驰科技研发部作者：坤驰科技人气：-发表时间：2015-08-26 17:08:00

概述：

SNR 、SINAD 、差杂散和IMD 均通过类似于图1 的硬件设置进行测试。在生产测试中，测试硬件均高度集成，但硬件原理都是一样的。动态测试的基本设置包括一个信号发生器、带通滤波器、测试夹具、低噪声电源、编码源(通常集成于测试板上) 、数据采集模块和数据分析软件。坤驰公司提供了相应的应用软件和硬件，方便其生产的高速采集模块进行各种性能测试。

图1 典型特征测试设置

模拟信号源

通常，动态测试使用的是：RF信号发生器已经证明，在从几千赫到几千兆赫的频率范围内，这些信号源具有出色的性能(低相位噪声、平坦的频率响应、适度的谐波性

能)。由于这些发生器的谐波性能一般不如特定ADC固有的线性度那么好，因而要求在信号发生器与ADC模拟输入之间进行附加滤波。模拟信号滤波器固定频率和可调频率带通滤波器都有用在器件测试中。固定频率滤波器通常比可调滤波器体积小，且性能一般略优。ADC测试经常使用的滤波器有两类：低通滤波器和带通滤波器。它们可单独使用，或者为达到某一特定应用要求的性能水平而结合使用。

交流测试定义

交流或动态测试一般采用额定频率的模拟信号，信号功率为满量程以下0.1 dB、0.5 dB或1 dB(dBFS) 。若使用不同幅度的信号，会在数据手册的测试条件中给出定义。对于这些

测试，编码率通常设定为等于或接近额定大值。

FFT 测试：

可使用相干和非相干FFT 测试，取决于实际测试条件。采用相干测试时，应选择特定的模拟频率，从而使得采集到的采样数据能在记录长度内转换的代码尽可能多。这是通过模拟频率与编码率之间的一种基本关系实现的。例如，若使用相干采样，且要求模拟输入频率为10 MHz，额定采样速率为65 MSPS，则计算出的相干模拟输入频率为10.0015258789063 MHz，或恰好2521个周期。计算方程如下：

应对周期数进行舍入处理，取近的整数。如有可能，应尽量选择接近的素数，以确保发挥出转换器的大量子化电平。一旦选好周期数后，则可用有效模拟输入频率求出以上方程式的解。FFT 测试的结果一般以分贝来衡量。单位可以用dBc (有效信号以载波为参照)或dBFS(有效信号以转换器满量程为参照)。两种单位可相互转换，方法是在满量程的基础上加上或减去载波电平。

单音FFT

信噪比(SNR) 指信号均方根振幅与除前六个谐波和直流之外的所有频谱分量均方根和之比。随着输入电平的降低，SNR 往往按分贝线性递减。信噪比(SNR, dB)以满量程为参照的信噪比(SNR) 指均方根满量程与除前六个谐波和直流之外的所有频谱分量均方根和之比。SNRFS

表示为以满量程为参照的分贝数(dBFS) 。SNR 与SNRFS 之间的差异也就是基波幅值与满量程之间的差异。信纳比(SINAD) 指信号均方根振幅与所有频谱分量(包括谐波但不含直流)均方根和之比。SNR 与SINAD之间的差异即是前六个谐波所含能量。

ENOB

有效位数(ENOB) 是用来衡量ADC性能的指标，单位为位( Bits)。常用的ENOB 计算法采用基于转换器满量程SINAD 的以下方程：

无杂散动态范围(SFDR)指信号均方根值与模拟输入产生差结果的峰值杂散频谱分量均方根值之比。多数情况下，SFDR为ADC输入信号的一种谐波。谐波是模拟输入频率的一个整数倍频谱分量。例如，二次谐波的频率就是模拟输入频率的两倍。

有效位数(ENOB, Bits)

无杂散动态范围(SFDR, dBc)

谐波失真(dBc 或dBFS)

大多数ADC指标均包含有一个或多个谐波。一般地，二次和三次谐波均会被列出，因为在所有谐波中它们的性能差。

谐波失真，无论其次数，均指信号均方根振幅与相应次数的谐波分量均方根值之比，单位为dBc 或dBFS。

由于ADC属于非线性器件，因而其输出中频谱分量非常丰富。差杂散能量并不一定与前两个谐波(2HD和3HD)直接相关，而是用差其他杂散(WoSpur)来衡量。WoSpur指的是信号均方根振幅与除去前六个谐波相关分量之外的差杂散分量均方根之比,单位为dBc 。

总谐波失真(THD) 指的是信号均方根能量与前六个谐波之和的均方根值之比。

谐波镜像测量结果仅在分析隔行扫描ADC时有效。该指标对大多数ADC都不适用。谐波镜像指的是信号均方根振幅与两个ADC时钟相位差产生的非谐波分量均方根之比，单位为dBc 。

总谐波失真(THD, dBc)

谐波镜像(dBc)

双音FFT

如果多个信号音通过一个存在非线性度的转换器，就会产生交调失真(IMD) 。ADC双音测试是测量这类非线性度的一种方法。由于许多失真积可能在模拟频谱中相对较高，因而这些频率可能已发生混叠。在识别失真积时，务必记住这一点。

F1 + F2 (d Bc )

该术语表示相应频率出现的2 阶失真积，等于两个输入频率之和。其衡量指标为其均方根值与两个输入信号音之一的均方根值之比，单位为dBc 。

F2 − F1 (d Bc )

该术语表示相应频率出现的2 阶失真积，等于两个输入频率之差。其衡量指标为其均方根值与两个输入信号音之一的均方根值之比，单位为dBc 。

2 阶输入交调点(IIP2) 衡量的是转换器满量程输入信号功率

减去IMD 2 阶积之差，单位为dBm 。

若您有高速数据采集板卡定制需求，请联系我们：400-000-4026

关于坤驰科技：
坤驰科技是专注于高速数据采集与信号处理、高速数据存储与记录的高科技公司。坤驰科技为用户提供成熟的标准高速数据采集产品与技术，也可为用户提供定制化的高速信号采集解决方案。目前坤驰科技服务过的研究所、科研单位已达近百家。高速数据采集产品线涵盖PCIExpress、cPCI、PXIe、VPX、USB等总线，包含高速AD、DA平台、FPGA、DSP处理平台，SATA/SSD、Flash存储平台等。
全国咨询电话：400-000-4026

公司官方网站：http://www.queentest.cn

下一篇：高速ADC电源设计上一篇：高速数据采集卡软件架构

此文关键字：高速采集卡高速数据采集卡超高速数据采集 PCIe高速采集卡高速AD采集卡，adc 任意波形发生卡

您的浏览历史

高速ADC测试和评估

相关资讯

推荐产品

同类文章排行

最新资讯文章

您的浏览历史