基于SEIR测试结构的ADC积分非线性的测试算法研究与实现

摘要

在电子工业中，高速高精度模数转换器(ADC)作为连接现实模拟世界和数字处理系统之间的桥梁，其应用范围已经深入工业领域的很多方面。但对ADC参数如积分非线性(INL)的测试变成了一个挑战。标准的测试方法主要适用于中低分辨率ADC，而对于高分辨率ADC，也面临着对信号源分辨率要求过高和总采样点数庞大等局限性。因此，探索出一种对ADC积分非线性的高效测试方法具有重要意义。
　　本论文研究出一种基于SEIR测试结构的ADC积分非线性测试算法。该算法搭建SEIR的测试结构，采用低分辨率信号源，使待测ADC采集到两组只有固定偏差的数字码，选择傅里叶系数来直接建模ADC的INL曲线，并根据信号源输入非线性在相同实验环境不变的属性和固定偏差的关系建立方程组，利用最小平方估计法(LS)拟合出这组傅里叶系数。为了进一步提高INL拟合曲线的精度，该算法采用分段拟合的方式将两组输出数字码等分为多段。每段输出数字码都包含一段INL子曲线和一组傅里叶系数，代入到估计方法并获得每段的傅里叶系数，还要通过连续化的处理，从而得到整段INL拟合曲线，并且精度会进一步提高。
　　在所给算法的基础上，本文通过MATLAB软件进行一系列仿真，并设计14比特ADC待测模块和10比特信号源模块，搭建测试平台，共同验证算法的有效性。测试结果表明:标准直方图方法测得的INL值范围是-1.41LSB至1.48LSB;该算法在使用10比特信号源，并选择20段和12阶傅里叶系数时测得的INL值范围是-1.01LSB至1.22LSB，两者之间最大精度误差为0.92LSB。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 背景与意义

1．2 国内外研究现状

1．3 课题研究意义

1．4 研究内容及设计指标

1．4．1 研究内容

1．4．2 设计要求和指标

1．5 论文组织

第二章 ADC测试基础简介

2．1 模数转换器(ADC)基本原理和结构

2．1．1 ADC的基本工作原理

2．1．2 ADC结构类型

2．2 ADC的基本参数简介

2．2．1 静态参数

2．2．2 动态参数

2．3 ADC测试方法及基础

2．3．1 ADC静态参数测试方法

2．3．2 ADC动态参数测试方法

2．4 本章小结

第三章 基于SEIR测试结构的ADC积分非线性测试算法

3．1 基于SEIR测试结构的ADC积分非线性测试算法总体设计

3．2 ADC均匀缩码测试

3．2．1 ADC均匀缩码直方图

3．2．2 ADC均匀缩码INL拟合曲线

3．3 INL曲线拟合算法设计

3．3．1 ADC输入输出模型

3．3．2 理想低分辨率信号源测试高分辨率ADC

3．3．3 非理想低分辨率信号源测试高分辨率ADC

3．3．4 移除输入非线性和拟合ADC的INL曲线

3．4 INL曲线的分段拟合设计

3．4．1 分段拟合数据生成方法设计

3．4．2 分段拟合INL曲线的实现

3．5 仿真结果与误差分析

3．5．1 基于SEIR测试结构的ADC积分非线性测试算法仿真验证

3．5．2 基于SEIR测试结构的ADC积分非线性测试算法误差分析

3．6 本章小结

第四章 方法验证与结果分析

4．1 信号源模块电路设计

4．1．1 信号源模块输出电路设计

4．1．2 信号源模块数字输入电路设计

4．1．3 信号源模块电源电路设计

4．2 ADC测试电路设计

4．2．1 ADC待测模块输入电路设计

4．2．2 ADC待测模块时钟信号电路设计

4．2．3 ADC待测模块数字输出电路设计

4．2．4 ADC待测模块电源电路设计

4．3 测试系统实现

4．3．1 AD9258测试系统结构

4．3．2 测试的基本流程

4．4 实验验证与结果分析

4．5 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文