高速ADC的性能測試

摘要：針對某信號處理機(jī)中的高速A/D轉(zhuǎn)換器（ADC）的應(yīng)用，利用數(shù)字信號處理機(jī)的硬件平臺(tái)，采用純正弦信號作為輸入信號，用數(shù)字信號處理器（DSP）控制采樣，并將A／D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，進(jìn)行FFT變換，進(jìn)而來分析ADC的信噪比及有效位數(shù)。該測試方法具有全數(shù)字、可編程、精確度高等優(yōu)點(diǎn)，是較為先進(jìn)的測試方法。

    關(guān)鍵詞：AD轉(zhuǎn)換器 信噪比 有效位數(shù) FFT DSP

目前的實(shí)時(shí)信號處理機(jī)要求ＡＤＣ盡量靠近視頻、中頻甚至射頻，以獲取盡可能多的目標(biāo)信息。因而，ＡＤＣ的性能好壞直接影響整個(gè)系統(tǒng)指標(biāo)的高低和性能好壞，從而使得ＡＤＣ的性能測試變得十分重要。

ＡＤＣ靜態(tài)測試的方法已研究多年，國際上已有標(biāo)準(zhǔn)的測試方法，但靜態(tài)測試不能反映ＡＤＣ的動(dòng)態(tài)特性，因此有必要研究動(dòng)態(tài)測試方法。動(dòng)態(tài)特性包括很多，如信噪比（ＳＮＲ）、信號與噪聲＋失真之比（ＳＩＮＡＤ）、總諧波失真（ＴＨＤ）、無雜散動(dòng)態(tài)范圍（ＳＦＤＲ）、雙音互調(diào)失真（ＴＴＩＭＤ）等。本文討論了利用數(shù)字方法對ＡＤＣ的信噪比進(jìn)行測試，計(jì)算出有效位數(shù)，并通過測試證明了提高采樣頻率能改善ＳＮＲ，相當(dāng)于提高了ＡＤＣ的有效位數(shù)。在本系統(tǒng)中使用了ＡＤ９２２４，它是１２ｂｉｔ、４０ＭＳＰＳ、單５Ｖ供電的流水線型低功耗ＡＤＣ。

１ 測試系統(tǒng)原理

傳統(tǒng)的動(dòng)態(tài)測試方法是用高精度ＤＡＣ來重建ＡＤＣ輸出信號，然后用模擬方法分析（如圖１所示）。但這樣的測試方法復(fù)雜、精度低、能測試的指標(biāo)有限。國外從２０世紀(jì)７０年代起研究用數(shù)字信號處理技術(shù)對ＡＤＣ進(jìn)行動(dòng)態(tài)測試，主要方法有正弦波擬合法[１]、ＦＦＴ法[２～３]、直方圖法[４]等，而國內(nèi)這方面的研究則剛剛起步。

本文介紹的測試系統(tǒng)是利用作者開發(fā)的數(shù)字信號處理機(jī)中的ＤＳＰ及其仿真系統(tǒng)來進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、處理及顯示，從而構(gòu)成可編程、數(shù)字化的ＡＤＣ性能測試系統(tǒng)。

在該信號處理機(jī)中，首先采用兩路ＡＤＣ進(jìn)行Ｉ、Ｑ正交采樣；然后用ＤＳＰ并行系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的ＦＦＴ運(yùn)算、求模以及恒虛警處理；最后將結(jié)果通過并口傳給筆記本電腦進(jìn)行顯示。實(shí)時(shí)信號處理機(jī)原理框圖如圖２所示。其中，ＤＳＰ芯片是ＡＤＳＰ２１０６０，主頻為４０ＭＨｚ。它可以通過ＪＴＡＧ接口與ＰＣ機(jī)相連。ＰＣ機(jī)上運(yùn)行ＤＳＰ的在線仿真軟件，能夠?qū)崟r(shí)地控制ＤＳＰ的運(yùn)行，并將處理結(jié)果以數(shù)據(jù)或圖形的方式顯示或存儲(chǔ)起來。

前面講過，過去對ＡＤＣ進(jìn)行測試是用模擬方法(如圖１)，并且需要高性能的Ｄ／Ａ轉(zhuǎn)換器�，F(xiàn)在則利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)字信號處理，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的測試�，F(xiàn)取處理機(jī)中的一路ＡＤＣ搭建測試系統(tǒng)，如圖３所示。

在本測試系統(tǒng)中，使用信號發(fā)生器產(chǎn)生單頻正弦信號，ｆ＝１．８６２５ＭＨｚ。采樣頻率ｆｓ由可編程邏輯器件（ＥＰＬＤ）產(chǎn)生，可產(chǎn)生的采樣時(shí)鐘頻率為３．７２５

[1] [2] [3] 

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