ADC与DAC测试，验证静态和动态特性的方法与分析

时间： 2024-05-19 来源：TOPPOWER（顶源科技）官网

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ADC的测试和DAC的测试目的是相同的，即验证静态和动态特性，ADC进行的个测试是输入输出测试。输入输出测试结构如图10.5-15所示。输入电压范围从0到VnB，数字输出编码被送到一个比ADC更的DAC中。DAC的精度至少要比ADC高2位。然后画出模拟输入和DAC输出的差值与输入之间的函数曲线。输入输出测试的曲线应该等于该ADC 的量化曲线。

如果ADC是理想的，Q的值将限制在±0.5LSB之间。输入输出测试可以用来测量失调误差、增益误差、INL和DNL。

图10.5-16给出了一个4位ADC可能的曲线。图上标出了INL和DNL误差。以模拟轴为参考的非线性误差用单位斜线的高度来表示。增益误差将表现为随着V的增加，锯齿曲线的增加或减少为一常量。失调误差是从OLSB线向上或向下的固定的平移量。

理想情况下，图10.5-16应该等于ADC的量化噪声。当位数增加时，图10.5-16所示的个别细节是不可能看到的，除非将水平坐标放得很大。一般人们会在±0.5LSB处画出水平线以观察这些线以外的趋势。必须通过比较正峰值和负峰值来确定DNL。注意，在模拟输入为21/32时，ADC非单调。随着位数的增大，观察INL、失调和增益误差将变得更容易。

2.0LSB1.5LSB+2(58)2021.0LSB,0.5LSB2128000.0LSB--0.5LSB·私家084-1.0LSB-1.5LSB244m-2.0LSB以Vau归一化的模拟输入图10.5-16 4位ADC的输入输出测试结果示意图

如果使用一个纯正弦波发生器，输入输出测试的重建输出信号V可以通过失真分析仪或频谱分析仪来确定ADC的动态范围。

为了不产生任何非线性失真，动态范围至少为6NdB，这里N是ADC的位数。这个测量使用了的设置，只是码型发生器被无谐波正弦波发生器驱动的ADC所取代、如果输入的正弦波不纯，那么它的谐波可能掩盖 ADC的非线性。同样，这个测量中使用的DAC必须比ADC更高。

另一种进行上述测试的方法是将被测ADC的数字输出编码存储在一个RAM缓冲器中。在测量后，缓冲器的内容用快速傅里叶变换（FFT）进行后处理来分析量化噪声和失真分量。

给出了这种被称为FFT测试的建立方法。这种测试强调了转换器的非线性，根据时钟频率的不同它可以是静态的或动态的。由ADC的非线性引起的输人信号的谐波分量将在ADC的基带频谱上引起混叠。应该保证正弦输入信号与这些谐波不一致。

当使用FFT测试时一定要当心。当诸如量化噪声等小信号出现在与信号不同的频率上时，它们的频谱被主信号的泄漏所掩盖，因而不可能地得到SNR。因此，一个从有间采样获得的FFT并不能很好地估计原始信号的功率谱，这个问题可以通过一个窗口来解决。

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