高速ADC的性能測試

摘要：針對某信號處理機中的高速A/D轉換器（ADC）的應用，利用數字信號處理機的硬件平臺，采用純正弦信號作為輸入信號，用數字信號處理器（DSP）控制采樣，并將A／D轉換后的數據存儲，進行FFT變換，進而來分析ADC的信噪比及有效位數。該測試方法具有全數字、可編程、精確度高等優點，是較為先進的測試方法。

    關鍵詞：AD轉換器 信噪比 有效位數 FFT DSP

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

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

１ 測試系統原理

傳統的動態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雜、精度低、能測試的指標有限。國外從２０世紀７０年代起研究用數字信號處理技術對ＡＤＣ進行動態測試，主要方法有正弦波擬合法[１]、ＦＦＴ法[２～３]、直方圖法[４]等，而國內這方面的研究則剛剛起步。

本文介紹的測試系統是利用作者開發的數字信號處理機中的ＤＳＰ及其仿真系統來進行數據的采集、存儲、處理及顯示，從而構成可編程、數字化的ＡＤＣ性能測試系統。

在該信號處理機中，首先采用兩路ＡＤＣ進行Ｉ、Ｑ正交采樣；然后用ＤＳＰ并行系統進行數據的ＦＦＴ運算、求模以及恒虛警處理；最后將結果通過并口傳給筆記本電腦進行顯示。實時信號處理機原理框圖如圖２所示。其中，ＤＳＰ芯片是ＡＤＳＰ２１０６０，主頻為４０ＭＨｚ。它可以通過ＪＴＡＧ接口與ＰＣ機相連。ＰＣ機上運行ＤＳＰ的在線仿真軟件，能夠實時地控制ＤＳＰ的運行，并將處理結果以數據或圖形的方式顯示或存儲起來。

前面講過，過去對ＡＤＣ進行測試是用模擬方法(如圖１)，并且需要高性能的Ｄ／Ａ轉換器。現在則利用計算機進行數字信號處理，可以實現數字化的測試。現取處理機中的一路ＡＤＣ搭建測試系統，如圖３所示。

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

[1] [2] [3] 

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