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ADC性能参数与测试方法
2025-10-04 09:46:30 责编:小OO
文档
CDS:correlated double sampler

VGA: variable gain amplifier

AFE: AFE(Active Front End)整流/回馈单元的功能. 其主动的含义在于,与传统的二极管或可控制硅整流技术相比,主动前端不再是被动地将交流转变成直流,而是具备了很多主动的控制功能。它不仅能消除高次谐波,提高功率因数, 而且不受电网波动的影响, 具有卓越的动态特性。

ADC性能指标:

直流性能:

INL: 积分非线性误差。指的是实际的传输特性与理想传输特性的在垂直方向上的最大差值,它表示了实 际转移曲线偏离理想曲线的程度。

INL = | [(VD - VZERO)/VLSB-IDEAL] - D |,其中0 < D < 2N-

DNL: 微分非线性误差。

DNL = |[(VD+1- VD)/VLSB-IDEAL - 1] |,其中0 < D < 2N - 2 

较高数值的DNL增加了量化结果中的噪声和寄生成分,了ADC的性能,表现为有限的信号-噪声比指标(SNR)和无杂散动态范围指标(SFDR)。

抖动:

交流分析方法:

SNR: 信噪比。基频与耐克斯特频率以内的所有噪声信号(不包括基频的谐波)总和的比。

THD:总谐波失真。基频与所有基频的谐波总和的比(dBc)。IEEE规定至少要包含9次谐波。

SINAD: 基频与耐克斯特频率以内的所有噪声和基频的谐波的总和只比。SINAD反应了量化过程产生的噪声、非线性产生的噪声和其他噪声。

SFDR: 无杂散动态范围。基频的RMS值与最大谐波的值只比(dBc)。

IEEE 1241-2000规定了用正弦波测试ADC性能的方法。

直流分析方法:

FFT和直方图的比较:在低频输入下,由于输入近似直流,FFT不能起到多大作用。我们关心的是ADC的输出有多大可信程度。这时可以对ADC输入直流,分析ADC的输出数据的统计特性。

直方图:得到标准差。谬是平均值。标准差等于ADC在直流输入下的RMS噪声。在使用直方图法的时候,可以在输入ADC量程内的所有值。这个输入可以是斜坡信号(难实现),也可以是正弦信号(容易实现)。为了使每个code能够有足够的数量,正弦信号至少要重复50次以上。以一个16bit的ADC为例,总共要产生50*(2^16)=3276800个数据。

PEAK TO PEAK: 反映了噪声的峰峰值。

平均值:反映了偏差。

AD ANALYZER

ADC Analyzer程序是用来评估ADC性能的。配合“ADC FIFO评估工具箱”,它能够评估一个评估板的性能。它也集成了ADC行为模型工具“ADCsimADC”让用户评估一个虚拟的评估板,让用户可以不用实际的板子,只用电脑就可以评估ADC性能。

1.把“被评估板”与“FIFO评估板”连接,“FIFO”连在电脑上,供电。把模拟输入(低噪声的正弦波)给ADC。

2.开始ADC Analyzer,选择或创建一个配置文件。

3.点击Time Data,可在电脑中看到重建的输入信号。

它可以测试的项目有:

1.时域还原输入信号;

2.频域信号(FFT);

 

AD analyzer

能做的处理有:

1. Hilbert transform

2. I&Q输出

3. peak hold:可计算几个采样里面的peak值。输出peak FFT data。

4. power/phase: 把FFT信号转为power/phase信号。

5. waveform analysis:分析时域里的最大、最小、average。

CCD工作波形:

ADC Analog

为了检验该软件的计算能力,尝试使用excel生成两组数据,仿真ADC的真实输出数据。再把这个数据导入ADC Analog中,看它的分析结果。

例1:假定对一个14bit ADC输入“频率0.1MHz,满幅值,2000个采样点”的正弦波,得到理想ADC在量化之后输出的数字序列。这个序列我使用EXCEL来仿真生成,公式是“8192*SIN(2*PI()*A1)+8192”。

把它生成的数据取整数,导入ADC Analog中做FFT,生成下图:

软件默认以最大幅值的频率作为基频。可以手动修改成任意频率,修改后SNR等相关数值会重新计算。把基频修改成0.1MHz后见下图,可看出SNR、SNRFS、SINAD、THD的值变了:

例2. 对例1中的信号加入一个0.7MHz的噪声,同样用excel仿真生成2000个数据,公式“4000*SIN(2*PI()*C1)+8192+90*SIN(14*PI()*C1+1)”。

把数据导入ADC Analog中,得到的结果:

ADC Pro

时域图。

直方图:把ADC输出的各个数值的次数用“直方图”表现出来。用于衡量噪声和线性度。下载本文

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