?前一章詳解了DAC靜態參數計算,從偏移誤差、增益誤差到INL/DNL,再到未調整總誤差(TUE),一文掌握D/A轉換器的關鍵性能指標。
【前文回顧】技術干貨 | DAC靜態參數計算全解析:從偏移誤差到總未調整誤差-CSDN博客
本章將介紹ATX7006上的線性計算和AD/DA的動態分析:
ATX7006上的線性計算
可使用命令CALC_LIN在ATX7006上進行線性度計算。線性度計算可針對從DIO模塊(A/D轉換器測試)或WFD(D/A轉換器測試)采集的數據進行。
線性度計算可通過以下命令配置:
●CALCOPT_LIN_AD:最佳擬合/端點計算(ADC測試)、跳變點搜索方法、斜坡削波。
● CALCPARAM_LIN_AD:ADC參數、施加的輸入信號參數。
●CALCPARAM_LIN_AD_EXT:1/2LSB偏移量、接口偏移和增益參數。
●CALCOPT_LIN_DA:最佳擬合/端點計算(DAC測試)。
● CALCPARAM_LIN_DA:DAC位數、施加的輸入信號參數、接口偏移和增益參數。
可通過以下命令獲取結果:
● MR_LIN:積分非線性誤差(INLE)、差分非線性誤差(DNLE)、總未調整誤差(TUE)、偏移、增益等。
● MR_LIN_ERR_AD:ADC誤差繪圖數組結果。
● MR_LIN_MC:ADC缺失碼數組結果。
● MR_LIN_TRIP:ADC跳變點數組結果。
● MR_LIN_ERR_DA:DAC誤差繪圖數組結果。
當系統處于“生產模式”時,在測試(MX)后將進行計算。使用命令PMODE將系統設置為生產模式。在斜坡測試、MT1(A/D測試)或MT11(D/A測試)后進行線性度計算。可使用命令M查詢結果。

TS-ATX7006
ATView7006的WaveAnalyzer也可進行線性度分析。按下相應按鈕(如B.FIT、TUE、ENDP等)。可從菜單“Options選項”->“LinearityMeasurementSettings線性度測量設置”調整設置。
AD/DA的動態分析
1、傅立葉變換
1.1簡介
動態測試是鑒定A/D和D/A轉換器的方法之一。將信號(主要是正弦波)施加到被測設備上,然后使用傅立葉變換算法分析捕獲的結果。本章將介紹有關傅立葉變換算法的一些背景信息。
1.2實驗
在現實生活中,每個信號都是正弦波之和。下圖將更清楚地說明這一點。例如,選擇鋸齒波信號并按下“添加正弦波”按鈕。添加的正弦波越多,信號就越像鋸齒波信號。數學公式顯示在圖表的右上角。要顯示信號的頻譜,請按“顯示頻譜”按鈕。方波和三角波也可重復此實驗。

1.3原理
傅立葉變換基本上是將信號(分析)與不同頻率的正弦波和余弦波進行比較。數學比較由乘積求和組成(例如,結果=信號*sin(x)+信號*sin(2x)+......等)。對采樣數據(N個樣本)進行(離散)傅立葉變換(或DFT)需要N*N次運算。不過,有一種將信號轉換為頻譜的更快方法。如果采樣個數是2的冪次,則可以執行(弧度2)快速傅立葉變換(FFT)。運算次數減少為N*log(N)。弧度為4的FFT算法甚至會更快一些,但需要4次冪采樣。
FFT或DFT的結果包括虛部和實部。虛部是正弦比較的結果,實部是余弦比較的結果。只進行正弦比較也稱為離散正弦變換(DST)。只有余弦的比較也稱為離散余弦變換(DCT)。在上圖中可以看到虛部和實部。這些數據元素已歸一化,即除以N(樣本數)。相位是虛部和實部之間的夾角=arctan(虛/實)。
要檢測信號的實頻,采樣頻率必須至少為2*符號頻率。因此,如果每個正弦的采樣次數等于或小于2,傅立葉變換就無法檢測到信號的實際頻率。頻率高于采樣頻率的一半(或小于2個采樣/正弦)將在頻譜中顯示為鏡像信號。如圖所示:按下“顯示頻譜Showspectrum”按鈕并添加正弦信號。鋸齒波的第六個正弦波(或方波的第三個正弦波)將顯示為鏡像頻率。

頻譜輸出
傅立葉變換的結果將轉化為可讀數據。上圖可以以不同方式顯示傅立葉變換的結果:
Vpeak:峰值電壓(或代碼)的計算公式為:


dBc:dBc表示相對于載波的分貝。因此載波始終為0dB。每個頻譜分區的dBc值由以下公式計算得出:

相位:每個頻譜分區的相位計算公式為:

頻率分辨率:X軸的頻率分辨率或步長由采樣頻率和采樣數量決定:

2、動態參數計算
根據頻譜結果可以計算出以下參數:

其中:

其中,c代表載波頻段的幅度(即“信號”),d代表所有失真頻段的總和,n代表所有噪聲頻段的總和。載波頻段的位置等于在采集窗口內載波的周期數。在圖中,周期數為5,載波的頻段位置為5(分區0為直流分量)。
2.1信納比(SINAD)與有效位數(ENOB)
信納比(SINAD)指信號與噪聲及失真之比,是信號(或載波)與所有其他頻譜頻段的比值。有效位數(ENOB)由SINAD計算得出。對于輸入滿量程正弦波輸入的線性ADC,其理論最大信納比由量化噪聲(或DAC的分辨率)決定,約為6.02n+1.76dB。在一個完全線性但有噪聲的系統中,信納比(SINAD)和信噪比(SNR)可互換。
2.2信噪比(SNR)
信噪比(SNR)指信號(或載波)與所有噪聲頻段的比值。噪聲頻段是指除載波、諧波或直流以外的所有頻段。

隨著頻率升高,信噪比通常會降低,因為ADC內比較器在較高輸入轉換速率下精度會下降,這種精度損失在ADC輸出端表現為噪聲。在A/D轉換器中,噪聲主要來自四個方面:(1)量化噪聲;(2)轉換器自身產生的噪聲;(3)應用電路噪聲;(4)抖動。
量化噪聲源于量化過程,即給一系列輸入值分配輸出代碼的過程。量化噪聲的幅度隨分辨率提高而降低,因為在更高分辨率下LSB的大小更小,從而減小了最大量化誤差。對于輸入滿量程正弦波的線性ADC,其理論最大信噪比由量化噪聲(對于DAC則是分辨率)決定,定義為),約為6.02n+1.76dB。在完全線性但有噪聲的系統中,信納比(SINAD)和信噪比(SNR)可互換。
應用電路噪聲是由于電路設計和布局方式,轉換器所感知到的噪聲。在輸入接近滿量程之前,信噪比隨輸入幅度增加而增大。在輸入信號接近滿量程之前,信噪比與輸入信號以相同速率增加,即輸入信號幅度增加1dB會使信噪比增加1dB。這是因為隨著信號幅度增大,步長在總信號幅度中所占比例變小。然而,當輸入幅度開始接近滿量程時,信噪比相對于輸入信號的增加速率會下降。
在較高頻率下,由于抖動的影響加劇,信噪比性能會降低。
2.3總諧波失真(THD)
總諧波失真(THD)是失真頻段與信號(或載波)的比值。諧波是載波的倍數。可通過命令CALCOPT_DYN的參數o配置被認定為諧波的頻段數量,默認諧波頻段數量為7。諧波可能是鏡像頻段。
2.4無雜散動態范圍(SFDR)
無雜散動態范圍是指信號與頻譜中峰值最高的任何其他信號(雜散信號)之間的dB差值。

2.5峰值失真
指最高的失真頻段。
-
半導體測試
+關注
關注
3文章
114瀏覽量
19613
發布評論請先 登錄
ATX電源維修技術

臺式計算機ATX開關電源檢修技巧
邊緣計算 智能視頻分析技術
ATX計算機電源的相關資料推薦
高精度、低噪聲、快速采樣——虹科ADC/DAC芯片測試平臺

評論