ADC性能參數(shù)與測試方法

CDS：correlated double samplerVGA: variable gain amplifierAFE: AFE（Active Front End）整流/回饋單元的功能. 其主動的含義在于，與傳統(tǒng)的二極管或可控制硅整流技術相比，主動前端不再是被動地將交流轉變成直流，而是具備了很多主動的控制功能。它不僅能消除高次諧波，提高功率因數(shù)， 而且不受電網(wǎng)波動的影響， 具有卓越的動態(tài)特性。ADC性能指標：直流性能：INL: 積分非線性誤差。指的是實際的傳輸特性與理想傳輸特性的在垂直方向上的最大差值，它表示了實 際轉移曲線偏離理想曲線的程度。INL = | (VD - VZERO)/VLSB-IDEAL - D |，其中0 D 2N-DNL: 微分非線性誤差。DNL = |(VD+1- VD)/VLSB-IDEAL - 1 |，其中0 D 2N - 2 較高數(shù)值的DNL增加了量化結果中的噪聲和寄生成分，限制了ADC的性能，表現(xiàn)為有限的信號-噪聲比指標(SNR)和無雜散動態(tài)范圍指標(SFDR)。抖動：交流分析方法：SNR： 信噪比?；l與耐克斯特頻率以內(nèi)的所有噪聲信號（不包括基頻的諧波）總和的比。THD：總諧波失真?；l與所有基頻的諧波總和的比（dBc）。IEEE規(guī)定至少要包含9次諧波。SINAD： 基頻與耐克斯特頻率以內(nèi)的所有噪聲和基頻的諧波的總和只比。SINAD反應了量化過程產(chǎn)生的噪聲、非線性產(chǎn)生的噪聲和其他噪聲。SFDR： 無雜散動態(tài)范圍。基頻的RMS值與最大諧波的值只比（dBc）。IEEE 1241-2000規(guī)定了用正弦波測試ADC性能的方法。直流分析方法：FFT和直方圖的比較：在低頻輸入下，由于輸入近似直流，F(xiàn)FT不能起到多大作用。我們關心的是ADC的輸出有多大可信程度。這時可以對ADC輸入直流，分析ADC的輸出數(shù)據(jù)的統(tǒng)計特性。直方圖：得到標準差。謬是平均值。標準差等于ADC在直流輸入下的RMS噪聲。在使用直方圖法的時候，可以在輸入ADC量程內(nèi)的所有值。這個輸入可以是斜坡信號（難實現(xiàn)），也可以是正弦信號（容易實現(xiàn)）。為了使每個code能夠有足夠的數(shù)量，正弦信號至少要重復50次以上。以一個16bit的ADC為例，總共要產(chǎn)生50*（216）=3276800個數(shù)據(jù)。PEAK TO PEAK: 反映了噪聲的峰峰值。平均值：反映了偏差。AD ANALYZERADC Analyzer程序是用來評估ADC性能的。配合“ADC FIFO評估工具箱”，它能夠評估一個評估板的性能。它也集成了ADC行為模型工具“ADCsimADC”讓用戶評估一個虛擬的評估板，讓用戶可以不用實際的板子，只用電腦就可以評估ADC性能。1. 把“被評估板”與“FIFO評估板”連接，“FIFO”連在電腦上，供電。把模擬輸入（低噪聲的正弦波）給ADC。2. 開始ADC Analyzer，選擇或創(chuàng)建一個配置文件。3. 點擊Time Data，可在電腦中看到重建的輸入信號。它可以測試的項目有：1. 時域還原輸入信號；2. 頻域信號（FFT）； AD analyzer能做的處理有：1. Hilbert transform2. I&Q輸出3. peak hold：可計算幾個采樣里面的peak值。輸出peak FFT data。4. power/phase： 把FFT信號轉為power/phase信號。5. waveform analysis：分析時域里的最大、最小、average。CCD工作波形：ADC Analog為了檢驗該軟件的計算能力，嘗試使用excel生成兩組數(shù)據(jù)，仿真ADC的真實輸出數(shù)據(jù)。再把這個數(shù)據(jù)導入ADC Analog中，看它的分析結果。例1：假定對一個14bit ADC輸入“頻率0.1MHz，滿幅值，2000個采樣點”的正弦波，得到理想ADC在量化之后輸出的數(shù)字序列。這個序列我使用EXCEL來仿真生成，公式是“8192*SIN(2*PI()*A1)+8192”。把它生成的數(shù)據(jù)取整數(shù)，導入ADC Analog中做FFT，生成下圖：軟件默認以最大幅值的頻率作為基頻?？梢允謩有薷某扇我忸l率，修改后SNR等相關數(shù)值會重新計算。把基頻修改成0.1MHz后見下圖，可看出SNR、SNRFS、SINAD、THD的值變了：例2. 對例1中的信號加入一個0.7MHz的噪聲，同樣用excel仿真生成2000個數(shù)據(jù)，公式“4000*SIN(2*PI()*C1)+8192