▲ADC量化誤差

ADC的關(guān)鍵指標(biāo)包括：

· 靜態(tài)參數(shù)：DNL微分非線性、INL積分非線性

· 動(dòng)態(tài)參數(shù)：SNR信噪比、ENOB有效位數(shù)、THD總諧波失真、SFDR無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍

ADC動(dòng)靜態(tài)參數(shù)測(cè)試挑戰(zhàn)

隨著數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)和數(shù)字電路工作速度的提升，以及對(duì)于系統(tǒng)靈敏度等要求的不斷提升，對(duì)于高速、高精度ADC的指標(biāo)提出了很高的要求，很多ADC芯片的采樣率都達(dá)到了百M(fèi)Sa/s甚至GSa/s以上。這意味著ADC不僅需要良好的靜態(tài)性能，而且在比較高的輸入信號(hào)頻率時(shí)需要有良好的動(dòng)態(tài)特性。

ADC的動(dòng)靜態(tài)性能測(cè)試需要借助專(zhuān)業(yè)的儀器設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)于研發(fā)及制造ADC芯片的廠商以及使用ADC芯片制作高速采集板卡的設(shè)計(jì)工程師而言，如何驗(yàn)證芯片在板級(jí)或系統(tǒng)級(jí)應(yīng)用時(shí)的真正性能指標(biāo)變得尤為關(guān)鍵。

客戶(hù)案例

ADC動(dòng)靜態(tài)參數(shù)測(cè)試

以下是以某公司的4通道14bit垂直分辨率高速ADC為例，對(duì)ADC的動(dòng)靜態(tài)核心性能進(jìn)行驗(yàn)證測(cè)試。基本的辦法是在ADC的輸入端輸入一個(gè)理想的正弦信號(hào)，然后對(duì)ADC轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集及FFT頻譜分析以及統(tǒng)計(jì)分析，最終得到如DNL微分非線性、INL積分非線性、IMD交調(diào)失真、SNR信噪比、ENOB有效比特位數(shù)、SFDR無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍及THD總諧波失真等指標(biāo)。以下是典型的ADC測(cè)試方案：

▲典型的ADC測(cè)試方案示意圖

以動(dòng)態(tài)性能測(cè)試為例，測(cè)試ADC芯片的SNDR無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍、THD總諧波失真及ENOB有效比特位數(shù)等指標(biāo)，一般需要通過(guò)信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生純凈的正弦波信號(hào)，輸入到ADC中進(jìn)行采樣，得到的樣本數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)PC端的數(shù)據(jù)處理，得到動(dòng)態(tài)頻譜特性，進(jìn)而得到相關(guān)結(jié)果：

▲ADC動(dòng)態(tài)特性測(cè)試流程

▲ADC動(dòng)態(tài)特性測(cè)試頻譜分析及結(jié)果

該測(cè)試方案的關(guān)鍵在于用于輸入ADC芯片或測(cè)試板的正弦波足夠純凈，才可確保ADC采集轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)分析結(jié)果的真實(shí)性。在面對(duì)多通道的模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC時(shí)，往往需要多路的信號(hào)發(fā)生器，以往傳統(tǒng)的方案是通過(guò)多臺(tái)信號(hào)信號(hào)發(fā)生器或使用功分器進(jìn)行一路轉(zhuǎn)多路搭建多路的輸入信號(hào)。這種方案成本高、集成度低，且搭建測(cè)試系統(tǒng)時(shí)需要同時(shí)對(duì)多臺(tái)設(shè)備進(jìn)行控制，系統(tǒng)較為復(fù)雜。

此外，ADC測(cè)試過(guò)程中對(duì)時(shí)鐘頻率和各個(gè)輸入信號(hào)的頻率比例關(guān)系要求非常嚴(yán)格，準(zhǔn)確合適的頻率可以防止FFT計(jì)算時(shí)存在頻譜泄露，使測(cè)試結(jié)果更加準(zhǔn)確，這就要求對(duì)多路輸入的正弦波信號(hào)需要有嚴(yán)格的頻率比例關(guān)系。

為解決以上測(cè)試痛點(diǎn)，RIGOL推出了DSG5000系列多通道微波信號(hào)發(fā)生器，單臺(tái)設(shè)備最多可集成8個(gè)微波射頻通道，輸出頻率最高可達(dá)到20 GHz。DSG5000系列多通道微波信號(hào)發(fā)生器采用共參考的設(shè)計(jì)思路，8個(gè)微波射頻通道可獨(dú)立設(shè)置頻率且具備相參特性，可確保輸出多個(gè)不同頻率信號(hào)間頻率比例關(guān)系保持長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定。