ADC性能参数与测试方法

CDS：correlated double samplerVGA: variable gain amplifierAFE: AFE（Active Front End）整流/回馈单元的功能. 其主动的含义在于，与传统的二极管或可控制硅整流技术相比，主动前端不再是被动地将交流转变成直流，而是具备了很多主动的控制功能。它不仅能消除高次谐波，提高功率因数， 而且不受电网波动的影响， 具有卓越的动态特性。ADC性能指标：直流性能：INL: 积分非线性误差。指的是实际的传输特性与理想传输特性的在垂直方向上的最大差值，它表示了实 际转移曲线偏离理想曲线的程度。INL = | (VD - VZERO)/VLSB-IDEAL - D |，其中0 D 2N-DNL: 微分非线性误差。DNL = |(VD+1- VD)/VLSB-IDEAL - 1 |，其中0 D 2N - 2 较高数值的DNL增加了量化结果中的噪声和寄生成分，限制了ADC的性能，表现为有限的信号-噪声比指标(SNR)和无杂散动态范围指标(SFDR)。抖动：交流分析方法：SNR： 信噪比。基频与耐克斯特频率以内的所有噪声信号（不包括基频的谐波）总和的比。THD：总谐波失真。基频与所有基频的谐波总和的比（dBc）。IEEE规定至少要包含9次谐波。SINAD： 基频与耐克斯特频率以内的所有噪声和基频的谐波的总和只比。SINAD反应了量化过程产生的噪声、非线性产生的噪声和其他噪声。SFDR： 无杂散动态范围。基频的RMS值与最大谐波的值只比（dBc）。IEEE 1241-2000规定了用正弦波测试ADC性能的方法。直流分析方法：FFT和直方图的比较：在低频输入下，由于输入近似直流，FFT不能起到多大作用。我们关心的是ADC的输出有多大可信程度。这时可以对ADC输入直流，分析ADC的输出数据的统计特性。直方图：得到标准差。谬是平均值。标准差等于ADC在直流输入下的RMS噪声。在使用直方图法的时候，可以在输入ADC量程内的所有值。这个输入可以是斜坡信号（难实现），也可以是正弦信号（容易实现）。为了使每个code能够有足够的数量，正弦信号至少要重复50次以上。以一个16bit的ADC为例，总共要产生50*（216）=3276800个数据。PEAK TO PEAK: 反映了噪声的峰峰值。平均值：反映了偏差。AD ANALYZERADC Analyzer程序是用来评估ADC性能的。配合“ADC FIFO评估工具箱”，它能够评估一个评估板的性能。它也集成了ADC行为模型工具“ADCsimADC”让用户评估一个虚拟的评估板，让用户可以不用实际的板子，只用电脑就可以评估ADC性能。1. 把“被评估板”与“FIFO评估板”连接，“FIFO”连在电脑上，供电。把模拟输入（低噪声的正弦波）给ADC。2. 开始ADC Analyzer，选择或创建一个配置文件。3. 点击Time Data，可在电脑中看到重建的输入信号。它可以测试的项目有：1. 时域还原输入信号；2. 频域信号（FFT）； AD analyzer能做的处理有：1. Hilbert transform2. I&Q输出3. peak hold：可计算几个采样里面的peak值。输出peak FFT data。4. power/phase： 把FFT信号转为power/phase信号。5. waveform analysis：分析时域里的最大、最小、average。CCD工作波形：ADC Analog为了检验该软件的计算能力，尝试使用excel生成两组数据，仿真ADC的真实输出数据。再把这个数据导入ADC Analog中，看它的分析结果。例1：假定对一个14bit ADC输入“频率0.1MHz，满幅值，2000个采样点”的正弦波，得到理想ADC在量化之后输出的数字序列。这个序列我使用EXCEL来仿真生成，公式是“8192*SIN(2*PI()*A1)+8192”。把它生成的数据取整数，导入ADC Analog中做FFT，生成下图：软件默认以最大幅值的频率作为基频。可以手动修改成任意频率，修改后SNR等相关数值会重新计算。把基频修改成0.1MHz后见下图，可看出SNR、SNRFS、SINAD、THD的值变了：例2. 对例1中的信号加入一个0.7MHz的噪声，同样用excel仿真生成2000个数据，公式“4000*SIN(2*PI()*C1)+8192