[发明专利]一种基于平均频谱测试ADC动态参数的方法

说明书

技术领域

本发明属于集成电路测试领域，具体涉及一种测试ADC动态参数的方法，特别涉及一种基于平均频谱测试ADC动态参数的方法。

背景技术

计算机、通信和微电子技术的高速发展，极大地促进了模数转换器(Analog-to-Converter，ADC)技术的发展。ADC作为模拟技术和数字技术的接口，广泛应用于工业控制、无线通信、医用设备、军事等领域。为了保证ADC的性能满足要求，ADC在出厂和投产前必须进行性能测试。ADC性能一般包括静态特性和动态特性，静态特性参数主要包括差分非线性度(Differential Non-Linearity，DNL)和积分非线性度(Integral Non-Linearity，INL)，主要用来衡量传递函数对基准线的偏离。静态特性参数难以真实、完整地表征ADC的性能，而信噪比(Signal to Noise Ratio，SNR)、无杂散动态范围(Spurious-Free Dynamic Range，SFDR)、总谐波失真(Total Harmonic Distortion，THD)、信号与噪声失真比(Signal to Noise And Distortion，SINAD)、有效位数(Effective Number of Bits，ENOB)等主要的动态特性参数能更好地表征ADC的性能。因此，对这些动态参数进行准确测试显得尤为重要。

快速傅里叶变换(Fast Fourier Transformation，FFT)法是常用的测试ADC动态参数的方法。它通过采样时钟控制输出数字信号的采集，然后进行FFT运算，得到诸如SNR等动态参数，具有直观、简便等优点。基于相干采样的FFT法是一种非常准确的高精度测试方法。但是，在测试过程中实现和稳定保持相干采样需要克服ADC芯片供电电源噪声和系统外围电路产生的噪声，提供高性能的正弦模拟输入信号和采样时钟，对正弦模拟输入信号的频率分辨率要求较高。因此，在实际测试系统中，非相干存在一定的必然性。对于频率为f_i的正弦输入信号，其频谱不只是在f_i处有离散谱，而是在以f_i为中心的频带范围内都有谱线出现，信号的频率成分从f_i频率上“泄露”到其他频率处，这就是频谱泄露。因此，实际测试系统的频谱泄露严重影响了ADC动态参数的测试。

有效抑制频谱泄露、提高ADC测试系统的性能是一个迫切需要解决的问题。目前已有多种方法能够降频谱泄露的影响，例如采用基于时-频域分别计算信号能量和噪声能量，但需要通过信号重构恢复测试信号，误差较大；也可以采用采样后相干的方法提高测试精度。然而，这些方法抑制频谱泄露的效果都不明显，且实现较为复杂。

发明内容

鉴于现有测试方法存在的不足，本发明的目的旨在提供一种基于平均频谱测试ADC动态参数的方法，能有效抑制非相干采样引起的频谱泄露对动态参数测试结果的影响，实现简单，成本低，通用性强。

本发明通过如下技术方案实现：

一种基于平均频谱测试ADC动态参数的方法，基于ADC测试系统采集到的数字信号样本点来测试，其特征在于其包括以下步骤：

步骤1：初始化设置输入模拟信号源的频率f_i及采样时钟源的频率f_s，谐波阶数M，预计采集样本点组数Z，样本点大小N，各组样本点大小相同且都为2的整数次幂；

步骤2：ADC性能测试程序接收采集的Z组样本点，得到数字信号样本数据x₁(n)、x₂(n)、...、x_Z(n)，表达式分别为：

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