▲ADC量化誤差

ADC的關鍵指標包括：

· 靜態(tài)參數(shù)：DNL微分非線性、INL積分非線性

· 動態(tài)參數(shù)：SNR信噪比、ENOB有效位數(shù)、THD總諧波失真、SFDR無雜散動態(tài)范圍

ADC動靜態(tài)參數(shù)測試挑戰(zhàn)

隨著數(shù)字信號處理技術和數(shù)字電路工作速度的提升，以及對于系統(tǒng)靈敏度等要求的不斷提升，對于高速、高精度ADC的指標提出了很高的要求，很多ADC芯片的采樣率都達到了百MSa/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頻率時需要有良好的動態(tài)特性。

ADC的動靜態(tài)性能測試需要借助專業(yè)的儀器設備進行檢測，對于研發(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計工程師而言，如何驗證芯片在板級或系統(tǒng)級應用時的真正性能指標變得尤為關鍵。

客戶案例

ADC動靜態(tài)參數(shù)測試

以下是以某公司的4通道14bit垂直分辨率高速ADC為例，對ADC的動靜態(tài)核心性能進行驗證測試。基本的辦法是在ADC的輸入端輸入一個理想的正弦信號，然后對ADC轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進行采集及FFT頻譜分析以及統(tǒng)計分析，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無雜散動態(tài)范圍及THD總諧波失真等指標。以下是典型的ADC測試方案：

▲典型的ADC測試方案示意圖

以動態(tài)性能測試為例，測試ADC芯片的SNDR無雜散動態(tài)范圍、THD總諧波失真及ENOB有效比特位數(shù)等指標，一般需要通過信號發(fā)生器產(chǎn)生純凈的正弦波信號，輸入到ADC中進行采樣，得到的樣本數(shù)據(jù)經(jīng)過PC端的數(shù)據(jù)處理，得到動態(tài)頻譜特性，進而得到相關結(jié)果：

▲ADC動態(tài)特性測試流程

▲ADC動態(tài)特性測試頻譜分析及結(jié)果

該測試方案的關鍵在于用于輸入ADC芯片或測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)果的真實性。在面對多通道的模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC時，往往需要多路的信號發(fā)生器，以往傳統(tǒng)的方案是通過多臺信號信號發(fā)生器或使用功分器進行一路轉(zhuǎn)多路搭建多路的輸入信號。這種方案成本高、集成度低，且搭建測試系統(tǒng)時需要同時對多臺設備進行控制，系統(tǒng)較為復雜。

此外，ADC測試過程中對時鐘頻率和各個輸入信號的頻率比例關系要求非常嚴格，準確合適的頻率可以防止FFT計算時存在頻譜泄露，使測試結(jié)果更加準確，這就要求對多路輸入的正弦波信號需要有嚴格的頻率比例關系。

為解決以上測試痛點，RIGOL推出了DSG5000系列多通道微波信號發(fā)生器，單臺設備最多可集成8個微波射頻通道，輸出頻率最高可達到20 GHz。DSG5000系列多通道微波信號發(fā)生器采用共參考的設計思路，8個微波射頻通道可獨立設置頻率且具備相參特性，可確保輸出多個不同頻率信號間頻率比例關系保持長時間穩(wěn)定。