ADC性能参数与测试方法

CDS：correlateddoublesamplerVGA:variablegainamplifierAFE：AFE(ActiveFrontEnd)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：NL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china.maxim-ic./glossary/definitions.mvp/term/SFDR/gpk/268无杂散动态范围指标(SFDR)。抖动：•抖动可口马帙番的药针对果样也市（可以是上升沿或下降汨，取决于特定的RD转唉施）进行计对，叁产生标准但差,这种时钟的不稳定性会导致精埃误差.同时带来排奏群课〒的增大;转堆器的综合抖秋色括孔经抖动和时计科动.公式为，其中:L是孔役抖动的均力根，1二是时钟挡动的均方根孔桂出动和时钟科加芝旬没有相互枸关联.因此这匿酉可以合并写势一方.骂成平方和拘〒方，日用,通常情况二.时钟抖动的影叫比用口转换器孔役抖动影均的数倍.因此.时钟抖动决定了系统的抖动舞声源,同时时钵抖动会对黄扶^的中顿禾二高频段的信糠比SNR产生密陶,而孔经抖动与果样系统的对动纭合起来.对转换器整个频段的信课比SNR都会产三影均二抖动对转换耗信祟比SHR产三的毒口句可以写为：SNRiSOIcglOf-其中t是时钟抖动和孔登科用；二是黄维器的时钟频率交流分析方法：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）。IEEE1241-2000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。犷=\也一所直方图：得到标准差 1 3=1 。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，可以在输入庆口©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*（2八16）=3276800个数据。PEAKTOPEAK:反映了噪声的峰峰值。平均值：反映了偏差。ADANALYZERADCAnalyzer程序是用来评估ADC性能的。配合“ADCFIFO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。.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。.开始ADCAnalyzer，选择或创建一个配置文件。.点击TimeData，可在电脑中看到重建的输入信号。它可以测试的项目有：.时域还原输入信号；AA'rCCiA11alogvoItage setimde-rConfig>PowerSupply(fordisplaypurposesonly).DVCC：DigitalvoltageIeveI,setunderConfig>PowerSupply(fordisplaypurposesonly).Encode:ADCclockrate(MSPS),setunderConfig>FFT.AnalogzCalculatedanaloginputfrequency(MHz).Min:MiiiiinmnoutputcodeproducedbytheanaloginputMax:Maximumoutputcodeproducedbytheanaloginput.Range；L'herangeofthecodesproducedhytheanaloginput.Average：Ayeragevaluenfthecodes；maybehitErpreteLlasthecominoiim口djOffset:Thedifferencebetweenthesve.rageandtheidealmediancodevilue.F/S:FuU-scalecoderangE3equalto2、wherenistheiiiimburofbits.Samples;NumberofHampkstakun】determinedbyFF1Cjdnfiguration(Config>FFT)..频域信号(FFT)；AVCC：Analogvoltagelevel,setmillerConfig>PowerSupply(fordisplaypurposesonly).DVCC：DigitalvoItagelevel,setunderConfig>PowerSupply(fordisplaypurposesonlyhEncode：ADCclockrate(MSPS),setunderConfig>FFT.Analog:Calculatedanaloginputfrequency IFsamplingapplications,theanaloginputGcalculatedbacktnthefirstKyquistzone.NotethattheencoderatemustbesetproperlyintheConfig>FFTmenu.SNR：Signal-tn-noiseratio(dB).SNRFSz^iginl-to-nniseratiofullscale(dBFS).UDSNR:Userdefinedsignal-to-noiseratio(dB).NF；Noisefigure(dBKSINAD：Signal-to-uniseanddistortion(dBLFund.：LevelofthefuiiLiairieiital(htighesCtone(dBFSLImage:Levelofima^e(nonharmonic)spur(dBc).Notetha>timageisvalidonlywhenusingdumultiple工udADCs.Second；Levielofthesecondharmonic(dBc)nfthefimdamcntal.Third；Levelofthethirdharmonic(dBc)ofthefundamental.Fourth:Leve]ofthefourth,harmonic(dBc)ofthefmidamentaLFifth；Levelofthefifthharmonic(dB匚)ofthufLiiidamentaLSixth.：l^velofthesixthharmonic(d&c)ofthefmidamEiitalUtSpur；Levelnfthe嗔口r$tspurnotincludingrhefir^isixharmo11ics(d&cLTHD：TotalharLiionicdistortion(dBcLSFDRzSpur10ns-freedYiiaiiiicran^e(dBcJ.NoiscTloot:Leve]ofthenoisefloor(dBFS〕.Samples；Numberofsainpiestaken,determinedbyFFTC0iifiguraticiii?setunderConfig>FFT.ADanalyzer能做的处理有：HilberttransformI&Q输出peakhold:可计算几个采样里面的peak值。输出peakFFTdata。power/phase：把FFT信号转为power/phase信号。waveformanalysis：分析时域里的最大、最小、average。CCD工作波形:图NdCCD工作波形图ADCAnalog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。再把这个数据导入庆口©Analog中，看它的分析结果。例1：假定对一个14bitADC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，导入庆口©Analog中做FFT，生成下图：

-]Cl.-]Cl.APFT口=AD9461口ate=2013-6-19Time=9:20:215：impleFrequenc/=IDOFIHe5：=inpleE=2COOlSHR=-1.396-£E：SERFS=6.D6d£iEINaD=-1JE52dBcDCFrtqu.tMy=DMHzDCFoiver=~37.bl出空FundP由吹=-T45T-iI：FSFmdBins=2】Harm2Pow-ar=-30.153dBcHsrn3Power=_9.57dBeHarm4Fower=YD.153dBcH--m5F^w*r--14.07QiBnSisrm6Fower二一33.153JBcHorstOtKerFreijueiicz=01NHtWorstOtherPowtr=-11.2T0-£B7SNoise/Hz=-S3.05d£F5fHzJkvfirEin口口送食二-46.O&ldBTSTHD=-0.17dlicSFDK=3.822-IBc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+90*SIN(14*PI()*C1+1)”。把数据导入庆口©Analog中，得到的结果：

ckasn口。3s=KD织BlDitt=ZOL.3-6-19Tim=9：ia：5BSwrleFreq.Tiency=ICONJhS^Lriples=200D15BF；=866IB5KEI5-3.754dEMCWID=2.123dE：cDCFrcqjieii匚f=0V(HiECTwar二T口.上交d3FSFurilFnqu白力叩=D.1NNiFundraver=-Z.JIMdBISFuri'lBiiu=21Harn2Paver--38.23dB匚H铀3favar=~5.M2由cHirn4fnm=~