A/D轉(zhuǎn)換器測試技術(shù)及發(fā)現(xiàn)ADC中丟失的代碼

真正的A/D轉(zhuǎn)換器的量化噪聲電平應(yīng)該高于上圖3(b)中所測得的結(jié)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(zhuǎn)換器的動態(tài)性能，需要在許多不同的頻率和幅度上執(zhí)行該測試。當然，加到A/D轉(zhuǎn)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(xiàn)出來，并導致A/D非線性問題。

關(guān)鍵的是任何輸入頻率都必須是mfs/N。為了滿足奈奎斯特采樣準則，這里m小于N/2，充分利用FFT的處理能力同時使頻率泄漏最小。

為了量化轉(zhuǎn)換器的互調(diào)失真，通常需要在A/D的輸入端加上兩個模擬信號，互調(diào)失真反過來又能表征轉(zhuǎn)換器的動態(tài)范圍。此時，兩個輸入信號都必須滿足mfs/N限制。測試配置見圖4。

圖4：A/D轉(zhuǎn)換器硬件測試配置。

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

檢測丟失的代碼

一個影響A/D轉(zhuǎn)換器的一個問題是丟失代碼。當轉(zhuǎn)換器不能輸出一個特定的二進制字(一個代碼)時將會產(chǎn)生這種問題。試想一下，當用一個模擬正弦波來驅(qū)動一個8位轉(zhuǎn)換器，其輸出二進制字應(yīng)該是00100001(十進制的33)，而實際輸出則是00100000(十進制的32)，就會造成這種問題，如圖5所示。

圖5：8位轉(zhuǎn)換器的二進制0010001，十進制33的丟失代碼時域圖。

代表十進制33的二進制字就是一個有丟失的代碼。這種微小的非線性通過檢測時域采樣或者進行頻譜分析都很難檢測到。所幸的是，有一種既簡單又可靠的方式，即采用統(tǒng)矩形圖(histogram)分析來檢測該丟失代碼。

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

在該統(tǒng)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。也就是說，代表十進制33的這個二進制代碼出現(xiàn)的幾率為零。