高速ADC是信号处理机的不行短缺的组成部分，其功能的好坏对信号处理体系的全体功能也至关重要。一般ADC的技能参数是由出产厂商供给，可作为规划的重要依据，但是在电路板上构成的ADC模块的功能怎么，还与ADC的周边电路或输入信号密切相关，比方参阅电压源、取样时钟、输入运算放大器以及电源，地线和信号线上的搅扰等。因而有必要在线评价高速ADC模块的动态功能，剖析其对信号处理机体系功能的影响。本文介绍了一种在信号处理机实践设备上在线评价高速ADC模块的动态功能的的办法。该办法使用信号处理机自身的数据收集才能，经过在模仿输入端添加规范测验信号，经过AD转化后，由信号处理机的DSP读入转化成果，经过DSP仿真体系将数据读入PC机，然后使用MATLAB软件对数据进行频谱剖析，终究核算出SNR，SENAD等几项动态参数。本文还给出了详细测验成果及其剖析，并对高速ADC模块规划给出了一些定见。
一、高速ADC的动态功能参数
评价ADC动态功能的首要参数界说如下：
1、信噪比（dB）
其间Asignal为满起伏正弦模仿输入信号的均方根值，Anoise为一切噪声源之和的均方根。
2、信噪失真比（SINAD）
其间AHarmonic为各次谐波（除直流外）的频率重量的均方根之和。
3、有用比特位数（ENOB）
其间N是转化电路的量化比特位数，A丈量差错下为丈量噪声平均值，A丈量差错为量化差错平均值。
4、总谐波失真其间，AF_IN为输入信号基波的均方根值，AHD_2下至AHD_N为采样所得信号频域中2次到N次谐波重量的均方根值。
5、无杂散动态规模其间，AF_IN为输入信号基波重量的均方根值，AHD_MAX为采样波形频谱中最大失真谐波重量或最大杂散信号的均方根值。
经过这些参数的界说，能够看出高速ADC电路的大部分动态参数能在频域上表现出来；所以对高速ADC电路进行频域的测验能够取得相应的动态功能参数。
二、传统的测验办法
传统测验中，使用一个精度比被测模数转化电路精度高2位以上的DAC产生一个单频正弦波作为被测模数转化电路的测验信号，在被测电路的后端也接一个DAC将波形康复。如图1。
这种测验结构简略，直观。但是在工程实践中为了评价模数电路有必要添加一块DAC电路，会与实践模块衔接困难和引进DAC的差错。因而在线评价欠好选用。
三、依据DSP技能的测验办法
使用DSP技能可构成简洁且精确的测验结构，在ADC电路的后端使用数字信号处理器将输出数据收集保存起来，然后使用DSP仿真设备的JTAG接口将数据传送到PC机中，使用Matlab软件进行相关频域处理，以取得高速模数转化电路的实践转化特性参数。结构如图2所示。
在这里用依据DSP的频域剖析东西代替了模仿的测验外表，能够供给更高精度及可重复调查的测验成果。将数据收集到PC机中后，在Matlab这一渠道中将时域的离散信号波形经过DFT（FFT）算法转化到频域。在频域中依据界说求出相关的动态功能参数。在输入信号没有失真的抱负情况下，输入模仿量为正弦波时，输出频谱应为频率等于输入频率的冲激函数图形。事实上，ADC的量化差错，转化器内部各种噪声，乃至包括测验体系噪声，都会在频谱图上噪声布景中体现出来。依据FFT信号剖析的根本函数便是FFT自身和功率谱。FFT 算法中假定离散时刻序列能够精确地在整个时域进行周期延拓，一切包括该离散时刻序列的信号为周期函数，周期与时刻序列的长度相关。但是假如时刻序列的长度不是信号周期的整数倍，即，就会产生频谱走漏。这里是输入信号频率；Fsample是采样频率；Nwndows窗函数长度；Nrecord采样信号数据长度。在测验中一般选用选用汉宁（Hanning）窗函数，以削减频谱走漏。
求出采样输出信号的频谱后，要得到相关测验参数值还得确认信号基频及各次谐波的方位。下面给出频率重量及其镜像的联系如图3所示。设Fo为坐落奈奎斯特区间（DC～Fs/2）的一个频率。又令Fk为频带中Fo的镜像，又称Fo为的第k次镜像。
图3 频率重量及其镜像重量联系示意图
一切镜像间的联系可如下表明：
从上面的联系可看出，关于奇偶次镜像重量而言，都能在奈奎斯特区间内找到它们对应的频率重量，也便是说关于恣意的超出奈奎斯特区间的谐波重量都能够在奈奎斯特区间内找到其镜像重量。假如，谐波坐落奈奎斯特区间内，可直接核算得到谐波方位；要是谐波超出奈奎斯特区间，则要估量上面的镜像办法来取得谐波的数据。
四、依据信号处理机的ADC模块测验
咱们对信号处理机的电路板的高速ADC模块进行了在线测验。图4中虚框所围住的部分是信号处理机的模数转化电路。DSP21065L将收集到的数据存储在内部存储区中，收集结束后经过DSP仿真体系的JTAG接口将数据传送到PC中，最终在Matlab中进行相关的数字信号处理，依据处理成果对转化电路的转化功能做相应的评价剖析。依据所取得的模数转化电路的功能指标，能够剖析转化电路对信号处理机的影响。
图中AD转化芯片AD9225为12位精度，最高转化速率为25MSPS，芯片内部带有采样坚持电路和参阅电压源。根本功能如下：
lSNR71dB（finput=2.5MHz）
lSINAD 70.7dB（finput=2.5MHz）
lTHD –82Db（finput=2.5MHz）
精度INL：DNL：
4.1部分测验数据
测验信号为满起伏正弦波，每次采样8192点数据，做8192点FFT，得到采样数据频谱。在不同的采样频率和信号频率下，别离做5次试验，取平均值。
4.2 测验数据剖析
12位精度的转化电路，其理论信噪比应达74dB，而实践测验中只要60～70dB。阐明有除量化噪声之外的其他噪声源。试验中发现如将转化电路中的模仿电源和数字电源选用同一电源供电，则信噪比要比二者别离供电时削减大约5～6dB。改进接地的情况也能有用的进步转化动态功能，例如，在接地情况欠安的情况下5MHz采样1.54MHz时的信噪比只要59.7dB，而在改进接地情况后进步到了61.64dB，进步了1.94dB。试验数据显现谐波失真较为严峻，咱们剖析首要原因是信号源纯度偏低。测验的成果挨近AD9225技能手册给出的参数，这阐明了该办法的可信度。从SNR值来看，因为测验针对整个高速模数转化电路，得到的成果反映的是整个电路的动态转化特性。因为各辅佐电路的影响，使得转化电路的功能低于器材手册给出的参数。依据测验成果剖析，对高速模数转化电路的规划提出下列参阅定见：
l转化器材后端与数据总线间选用数据所锁存器进行阻隔驱动，以削减后端数据总线上的噪声串入模仿电路，下降转化功能。
l模仿电源和数字电源应作阻隔处理，以削减模仿端的噪声。
l选用适宜的运放削减谐波失真。
l模仿输入信号线应尽量宽，削减信号失真。
l器材选型时。所选器材的转化精度应高于所需精度要求的2个以上有用位数。
l所选ADC芯片的转化速率应大大高于取样的速度。
五、小结
本文介绍的对信号处理机高速ADC模块动态功能在线评价办法具有简略，可信度高，便于工程上选用的特色。对信号处理机体系功能的评价与剖析都有很好的参阅价值。
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