A/D轉換器測試技術(shù)及發(fā)現ADC中丟失的代碼

真正的A/D轉換器的量化噪聲電平應該高于上圖3(b)中所測得的結果。這是因為FFT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測試技術(shù)，必須計算圖3(b)中所示10log10(N/2)的FFT處理增益。

為了充分表征A/D轉換器的動(dòng)態(tài)性能，需要在許多不同的頻率和幅度上執行該測試。當然，加到A/D轉換器上的模擬正弦信號必須盡可能地純凈。模擬信號中的任何固有失真都將在最終的FFT輸出中表現出來(lái)，并導致A/D非線(xiàn)性問(wèn)題。

關(guān)鍵的是任何輸入頻率都必須是mfs/N。為了滿(mǎn)足奈奎斯特采樣準則，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。

為了量化轉換器的互調失真，通常需要在A(yíng)/D的輸入端加上兩個(gè)模擬信號，互調失真反過(guò)來(lái)又能表征轉換器的動(dòng)態(tài)范圍。此時(shí)，兩個(gè)輸入信號都必須滿(mǎn)足mfs/N限制。測試配置見(jiàn)圖4。

圖4：A/D轉換器硬件測試配置。

當采用低通濾波器(BPF)來(lái)改善正弦波信號源輸出信號的純度時(shí)應謹慎，應該采用衰減量較小的固定衰減器(pads)來(lái)避免兩個(gè)信號源相互影響。(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用，A/D時(shí)鐘信號發(fā)生器的輸出也是方波。上面圖4中的點(diǎn)劃線(xiàn)顯示所有三個(gè)信號源被鎖定到同一參考頻率源上。

檢測丟失的代碼

一個(gè)影響A/D轉換器的一個(gè)問(wèn)題是丟失代碼。當轉換器不能輸出一個(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，當用一個(gè)模擬正弦波來(lái)驅動(dòng)一個(gè)8位轉換器，其輸出二進(jìn)制字應該是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(xiàn)性通過(guò)檢測時(shí)域采樣或者進(jìn)行頻譜分析都很難檢測到。所幸的是，有一種既簡(jiǎn)單又可靠的方式，即采用統矩形圖(histogram)分析來(lái)檢測該丟失代碼。

該統計矩形圖分析測試技術(shù)僅僅包括收集許多A/D轉換器輸出采樣，并繪制出這些采樣值的出現次數和采樣值的關(guān)系。

在該統計矩形圖中，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)制代碼出現的幾率為零。