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高精度 ADC/DAC 器件动态参数测试系统解决方案
高精度 ADC/DAC 器件动态参数测试系统解决方案

  概述  

 

随着数字信号处理技术和数字电路工作速度的提高，以及系统对于灵敏度等要求的不断提高，业界对高速、高精度ADC、DAC 的指标都提出了更高要求。传统的静态参数测试（如积分非线性、微分非线性）已无法全面评估器件在信号处理链中的真实表现，构建一套高精度、可重复的动态参数测试系统，已成为芯片设计验证、生产筛选、终端用户选型和系统集成前不可或缺的关键环节。
 
 
 

  ADC/DAC基本原理  

 

模数转换器（ADC）是一种把连续模拟信号转换为离散数字信号的电子器件。ADC 以特定速率对输入的模拟信号进行采样，然后将每个样本的幅度量化为数字值。换言之，它采集一个连续的信号并分解为数字系统能够处理的一系列离散值。
 
 
数模转换器（DAC）则是一种能把数字信号转换为模拟信号的电子器件。换言之，它采集数字信号，然后产生相应的模拟电压或电流输出。数字数据采用二进制值（0/1）表示，而模拟信号是随时间变化的连续电信号。
 
 
 

  ADC/DAC动态指标  

 

1.信噪比（SNR）

Signal-to-noise ratio，指信号均方根振幅与除去前六个谐波和直流之外的所有频谱分量均方根和之比，随着输入电平的降低，SNR 往往按分贝线性递减，单位：dB。

 

2.信纳比 (SINAD)

Signal-to-noise plus distortion，信号均方根振幅与所有频谱分量（包括谐波但不含直流）均方根和之比，SNR 与 SINAD 之间的差异即前六个谐波所含能量，单位：dB。

 

3.无杂散动态范围（SFDR）

Spurious free dynamic range，SFDR 是基频功率与最高的杂散功率之比，SFDR 为ADC 输入信号的一种谐波，单位：dBc 。

 

4.总谐波失真（THD）

Total harmonic distortion，一般来说，THD 是信号均方根能量与前六个谐波之和的均方根值之比，单位：dBc。

 

5.有效位数（ENOB)

Effective Number of Bits，ENOB可以根据 SINAD直接推导，ENOB=(SINAD–1.76)/6.02，单位：Bits。

 
 
ADC/DAC动态指标计算公式
 
 
 

  ADC和DAC测试方案  

 

1.ADC测试方案

要进行 ADC 这些众多指标的验证，基本的方法是给 ADC 的输入端输入一个理想的信号，然后对 ADC 转换以后的数据进行采集和分析，因此，ADC 的性能测试需要多台仪器的配合并用软件对测试结果进行分析。下图是优利德的 ADC 测试方案：

✅ 使用高性能函数 / 任意波形发生器提供动态测试激励信号和时钟信号，并采用线性电源为 ADC 电路板供电。

✅ 在数字部分，使用逻辑探头连接 ADC 电路板与示波器采集数据，并采用示波器的逻辑分析功能进行数据分析。

 

2.DAC测试方案

对于 DAC 来说，测试方法正好和 ADC 相反，是在输入端加数字激励信号，在模拟输出端测试其输出性能的指标。下图是优利德的 DAC 测试方案：

✅ 使用混合信号发生器的数字调制器功能发送数字信号，提供动态测试激励信号和时钟信号，并采用线性电源为 ADC 电路板供电。

✅ 在模拟解调部分，使用信号分析对经过 DAC 输出的模拟信号解调进行 DAC 的总谐波失真、无动态杂散、DCA有效数位等动态指标分析。

 

 

  选型指南