基于最小二乘算法的ADC正弦拟合测试研究与实现

摘要

随着集成电路技术的发展，模数转换器(ADC)已经成为现代电子设备或电子系统应用中不可或缺的组成部分。但随着ADC不断朝着快速和高分辨率两个方向发展，其测试成本已经成为芯片制造最昂贵的部分。在这种背景下，如何利用快速、精确的测试方法测试并确保ADC的可靠应用变得极为重要。
　　IEEE1241-2000标准定义了ADC正弦拟合测试方法，本文在标准方法的基础上优化了ADC正弦波拟合测试方法。因为在实验过程中采样时钟无法做到和输入信号的同步，所以采样数据存在非相干特性，结果是输入信号的频率估计存在误差，这最终会导致测试结果的误差。本文针对这个问题，通过改进初始频率的估计，选取以负的过零点作为采集样本的起始点，以确定长度的样本区间内的采样数据作为分析对象，计算出输入信号精确的初始频率;另外，通过删除峰值样本，对正弦波拟合测试三参数方法进行了优化，对采集样值进行拟合得到拟合信号更加准确的幅度、相位以及直流分量。在分析原始信号和拟合信号之间的误差后，基于得到的误差直接计算待测ADC的有效比特位数(ENOB)和相关的性能参数。
　　本文利用MATLAB对16比特的高精度ADC进行仿真，在考虑量化噪声和ADC的非线性特性情况下，得到的ENOB为13.4比特。以TI公司提供的ADS8322作为测试对象，利用本文所提的方法进行测试，得到的ENOB为13.02比特，标准方法为12.6比特（芯片手册值为13.16比特），改进方法得到的测量值比标准方法提高了3.3％。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题背景与意义

1．2 国内外研究现状

1．3 研究内容和设计指标

1．3．1 研究内容

1．3．2 设计指标

1．4 论文组织

第二章 ADC动态参数指标和常用测试方法

2．1 ADC动态特性分析和相关参数定义

2．1．1 ADC的时间不确定性

2．1．2 信号的量化失真

2．1．3 ADC动态特性参数定义

2．2 ADC动态特性常用测试方法

2．2．1 码密度直方图分析方法

2．2．2 快速傅里叶变换(FFT)分析方法

2．2．3 正弦波拟合测试法

2．3 本章小结

第三章 正弦波拟合测试三参数法的优化和分析

3．1 正弦波拟合测试三参数法的优化概述

3．2 正弦波拟合测试初始频率值的确定

3．3 优化的正弦波拟合测试中幅度、相位、直流偏移位的确定

3．3．1 标准LS拟合的特性

3．3．2 量化噪声分析

3．3．3 峰值样本删除

3．3．4 幅度、相位、直流偏移值的确定

3．4 正弦波拟合测试三参数法改进方法的仿真

3．5 本章小结

第四章 实验验证与结果分析

4．1 测试系统平台的搭建

4．1．1 测试平台介绍

4．1．2 测试板电路图介绍

4．2 软件平台

4．3 测试结果和分析

4．4 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