模-数转换器测试技术的研究

摘要

模拟数字转换器(ADC)是一种将模拟的电压输入信号转化为多位输出的电路仪器设备，通过它才能将实际生活中的连续模拟信号转化成为计算机能够处理的离散数字信号，因此在日常的工作生活当中ADC具有十分广泛的应用，例如可以应用于便携/电池供电仪表、笔输入量化器、工业控制和数据/信号采集器。因此如何准确评估ADC的性能一直受到高度的关注。而评估ADC性能的参数包括静态参数和动态参数。其中静态参数包括积分非线性(INL)和微分非线性(DNL)，动态参数包括信噪比(SNR)、信纳比(SINAD)、有效位数(ENOB)、总谐波失真度(THD)、无寄生动态范围(SFDR)、双音互调失真(TTIMD)和多音互调失真(MTIMD)。 要准确评估ADC的性能要求采用动态测试方法。动态测试的关键是保证测试处理过程中信息的完整性，相干采样由于实现了对输入信号的整周期采样，从而能保证采样信息的完整性，但应注意的是，必须保证相干采样的条件。事实上，随着被测ADC分辨率的提高，相干采样的条件往往很难办到。这时一种较好的处理办法是采用窗函数来处理采样结果，以尽量减少泄漏。误差分析则解决了测量过程中误差对测试结果的影响。本文运用了码密度直方图分析法和FFT频谱分析法来测试ADC的性能，并基于安捷伦公司的16702B逻辑分析仪实现了对逐次逼近寄存器型模拟数字转换器的静态参数和动态参数测试。文章的最后提出了一些新的ADC测试参数并对FFT算法做出了一些改进。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1集成电路发展概述

1.2电子产品实现过程中测试问题的重要性

1.3数字集成电路的测试

1.4论文安排

第二章数据采集中的误差处理

2.1误差的概念与表示方法

2.1.1测量误差

2.1.2误差的表示方法

2.1.3误差的性质与分类

2.1.4测量结果的评价

2.2测试仪器对信号的影响

2.2.1逻辑分析仪中探头对测量的影响

2.3噪声对测量的影响

2.3.1 PCB布线理论

2.3.2滤波器理论

2.4小结

第三章ADC测试参数计算的理论

3.1参数定义

3.2 ADC的测试技术

3.2.1静态测试法和动态测试法

3.2.2 FFT分析理论

3.3相干采样

3.4原始输入波形(基波)的恢复

3.5 ADC的测试原理框图

3.6小结

第四章ADC数据分析和实验参数处理的实现

4.1测量数据误差处理的实现

4.1.1有效数字的处理

4.1.2测量数据的表示方法

4.2码密度直方图分析理论

4.2.1选择合适的输入信号

4.2.2随机采样

4.2.3正弦波概率密度及概率分布

4.2.4基于码密度直方图分析的ADC动态传递特性参数推导

4.2.5采样数Nt的确定

4.3码密度直方图算法和FFT算法实现

4.3.1MATLAB程序设计

4.4小结

第五章ADC参数定义改进和窗函数的应用

5.1ADC参数优化

5.2窗函数

第六章小结与展望

参考文献

致谢