EA402 913-402-000-012 多通道数模转换器ADC动静态参数测试解决方案

ADC芯片追求的主要指标有采样率和垂直分辨率，采样率与垂直分辨率受到器件工艺的制约。对应不同的应用场景，ADC通过不同的设计架构实现不同的采样率及垂直分辨率。     ▲不同类型ADC采样率与比特率关系图     模数转换器的关键指标 Key Indicators of ADC  ADC不是理想的，并且分辨率有限，因此它们在输出只能表示有限数量的信息。表示的信息数量为2N个，N为转换器的位数。  例如，假设选择一个12位ADC，则它可在输出端以4096个数字表示施加于转换器输入端的任何信号。这些表示信息存在量化误差。因此，如果12位ADC的输入满量程(VFS)为10 Vp-p，那么其理想情况下的LSB大小为2.44 mVp-p，精度为±1.22 mV。    ▲ADC量化误差     ADC的关键指标包括：  静态参数：DNL微分非线性、INL 积分非线性  动态参数：SNR信噪比、ENOB有效位数、THD总谐波失真、SFDR 无杂散动态范围    ADC动静态参数测试挑战  随着数字信号处理技术和数字电路工作速度的提升，以及对于系统灵敏度等要求的不断提升，对于高速、高精度ADC的指标提出了很高的要求，很多ADC芯片的采样率都达到了百MSa/s甚至GSa/s以上。这意味着ADC不仅需要良好的静态性能，而且在比较高的输入信号频率时需要有良好的动态特性。  ADC的动静态性能测试需要借助专业的仪器设备进行检测，对于研发及制造ADC芯片的厂商以及使用ADC芯片制作高速采集板卡的设计工程师而言，如何验证芯片在板级或系统级应用时的真正性能指标变得尤为关键。   客户案例 ADC动静态参数测试  以下是以某公司的4通道14bit垂直分辨率高速ADC为例，对ADC的动静态核心性能进行验证测试。基本的办法是在ADC的输入端输入一个理想的正弦信号，然后对ADC转换后的数据进行采集及FFT频谱分析以及统计分析，最终得到如DNL微分非线性、INL积分非线性、IMD交调失真、SNR信噪比、ENOB有效比特位数、SFDR无杂散动态范围及THD总谐波失真等指标。以下是典型的ADC测试方案：