频谱分析仪示波器 | 高精度ADC/DAC器件动态参数测试

概述随着数字信号处理技术和数字电路工作速度的提高以及系统对于灵敏度等要求的不断提高业界对高速、高精度ADC、DAC 的指标都提出了更高要求。传统的静态参数测试如积分非线性、微分非线性已无法全面评估器件在信号处理链中的真实表现构建一套高精度、可重复的动态参数测试系统已成为芯片设计验证、生产筛选、终端用户选型和系统集成前不可或缺的关键环节。Part.1 ADC/DAC基本原理模数转换器ADC是一种把连续模拟信号转换为离散数字信号的电子器件。ADC 以特定速率对输入的模拟信号进行采样然后将每个样本的幅度量化为数字值。换言之它采集一个连续的信号并分解为数字系统能够处理的一系列离散值。数模转换器DAC则是一种能把数字信号转换为模拟信号的电子器件。换言之它采集数字信号然后产生相应的模拟电压或电流输出。数字数据采用二进制值0/1表示而模拟信号是随时间变化的连续电信号。Part.2 ADC/DAC 动态指标ADC/DAC的动态指标具体如下。1.信噪比SNRSignal-to-noise ratio指信号均方根振幅与除去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单位dB。2.信纳比 (SINAD)Signal-to-noise plus distortion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 之间的差异即前六个谐波所含能量单位dB。3.无杂散动态范围SFDRSpurious free dynamic rangeSFDR 是基频功率与最高的杂散功率之比SFDR 为ADC 输入信号的一种谐波单位dBc 。4.总谐波失真THDTotal harmonic distortion一般来说THD 是信号均方根能量与前六个谐波之和的均方根值之比单位dBc。5.有效位数ENOB)Effective Number of BitsENOB可以根据 SINAD直接推导ENOB(SINAD–1.76)/6.02单位Bits。ADC/DAC动态指标计算公式Part.3 ADC和DAC测试方案1.ADC测试方案要进行 ADC 这些众多指标的验证基本的方法是给 ADC 的输入端输入一个理想的信号然后对 ADC 转换以后的数据进行采集和分析因此ADC 的性能测试需要多台仪器的配合并用软件对测试结果进行分析。下图是优利德的 ADC 测试方案✅ 使用高性能函数 / 任意波形发生器提供动态测试激励信号和时钟信号并采用线性电源为 ADC 电路板供电。✅ 在数字部分使用逻辑探头连接 ADC 电路板与示波器采集数据并采用示波器的逻辑分析功能进行数据分析。2.DAC测试方案对于 DAC 来说测试方法正好和 ADC 相反是在输入端加数字激励信号在模拟输出端测试其输出性能的指标。下图是优利德的 DAC 测试方案✅ 使用混合信号发生器的数字调制器功能发送数字信号提供动态测试激励信号和时钟信号并采用线性电源为 ADC 电路板供电。✅ 在模拟解调部分使用信号分析对经过 DAC 输出的模拟信号解调进行 DAC 的总谐波失真、无动态杂散、DCA有效数位等动态指标分析。选型指南