ADI公司設計工具：ADISimADC性能指標

　　上一次，我們了解了如何使用ADISimADC作為網(wǎng)絡(luò )評估工具。正如我前面提到的，該工具直接通過(guò)網(wǎng)絡(luò )運行，因此不需要下載軟件。在此提醒，基于網(wǎng)絡(luò )的ADISimADC工具可從這里在線(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)。瀏覽該網(wǎng)頁(yè)時(shí)，用戶(hù)將看到下圖1所示的頁(yè)面。仿真器默認選擇下拉框列表中的第一個(gè)ADC，即AD9467-250。上一篇博客文章發(fā)表后，讀者就工具報告的各種參數提出一個(gè)很好的問(wèn)題。我們來(lái)看看例子，討論返回的參數。本例中，我們將考察AD9643-250。

　　圖1：ADISimADC主頁(yè)——選中AD9643-250

　　對于本例，采樣速率設為250 MSPS，模擬輸入頻率為185.1 MHz，模擬輸入電平設為–1.0 dBFS。仿真器返回了幾個(gè)關(guān)鍵ADC性能指標。這些指標包括SNR、SFDR、SINAD、THD、ENOB、最差其它諧波和噪底。我們簡(jiǎn)單看看這些指標。我已挑出最常用的性能指標，列在以下圖2中。我將說(shuō)明這些指標以及仿真器給出的其他參數，由于這些指標很常用，所以我用圖形方式展示。我還標出了過(guò)程增益，下面將予以說(shuō)明。

　　圖2：ADISimADC——仿真器的重要環(huán)節

　　SNR(信噪比)——這個(gè)參數給出了RMS(均方根)輸入信號幅度與ADC的量化噪底之間的可用范圍量。N位ADC的理論SNR可通過(guò)下式計算：SNR = 6.02N + 1.76 dB。對于14位轉換器，該值為86.04 dB。在高速ADC中，由于A(yíng)DC的非線(xiàn)性和噪聲問(wèn)題，一般不能取得這一結果。對于A(yíng)D9643-250，仿真器報告的SNR為69.83 dB。將其轉換為dBFS，SNR為70.83 dBFS，與數據手冊中的70.6 dBFS大致相當。

　　SFDR(無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍)——這個(gè)參數非常簡(jiǎn)單，就是可用輸入信號幅度與ADC輸出頻譜中最大雜散音之間的可用范圍量。該雜散可能是諧波，也可能是其他雜散音。

　　SINAD(信納比)——這是RMS輸入信號幅度與所有其他頻譜成分(包括輸出頻譜中的諧波和雜散音，不包括任何直流信號成分)的RSS(方和根)平均值之比?一般地，前幾個(gè)諧波(最多為第5個(gè))占據主導，因此可以忽略更高階數的諧波。對于低噪聲、低諧波和低雜散成分的ADC，SINAD將接近SNR。

　　THD(總諧波失真)——這是輸入基頻信號音的RMS值與所有諧波的RSS的均值之比。如SINAD一樣，前五個(gè)諧波一般占據主導，也最明顯。

　　ENOB(有效位數)——ADC的ENOB一般可以利用ADC理論SNR值的計算關(guān)系式從SINAD換算得出。該參數可以指示轉換器有多少“真實(shí)”位可用。對于14位轉換器，理論SNR為86.04 dB，但正如我們在A(yíng)D9643實(shí)例中看到的那樣，SNR實(shí)際上是69.83 dB。為了求得ENOB的近似值，我們把SINAD用于下式：ENOB = (SINAD – 1.76)/6.02。對于本例中的AD9643，ENOB = (69.63 – 1.76)/6.02 = 11.4位(略高于仿真器的返回值，因為仿真器考慮了更多的因素，這不在本文的討論范圍內)。

　　最差其它諧波——這就是ADC輸出頻譜中除報告諧波以外的最差雜散音。在本例中，這可能是6階或更高階的諧波，或者是與輸入基頻信號音無(wú)諧波關(guān)系的某個(gè)其他雜散音(在上文所示仿真中，因最差其它諧波非常低，因而并未報告)。

　　過(guò)程增益——由FFT的深度定義。如果一個(gè)FFT的深度為M，則過(guò)程增益可通過(guò)下式得到：過(guò)程增益 = 10×log(M/2)。對于一個(gè)32k FFT，過(guò)程增益為：10×log(32768/2) = 42.14 dB。

　　噪底——ADC的噪底通過(guò)求SNR與過(guò)程增益之和得到。在本例中，AD9643的SNR為70.83 dBFS，過(guò)程增益為42.14(仿真器產(chǎn)生的值為32k FFT)。因此噪底為112.97 dB。

　　有關(guān)高速ADC典型性能指標的深入討論，請參閱Walt Kester撰寫(xiě)的優(yōu)秀應用筆記——《MT-001》和《MT-003》。另外，應用筆記《AN-835高速ADC測試》中也提供了非常有用的信息。這些應用筆記中還提供了一些其他細節，因空間所限，本篇博客文章不予討論。希望讀者能花些時(shí)間，仔細閱讀這些文檔，以更加深入地了解用于指定高速ADC的性能指標。感謝大家提出的問(wèn)題，請經(jīng)常關(guān)注這里，參與ADI設計工具的討論。