[发明专利]一种基于平均频谱测试ADC动态参数的方法

摘要

本发明公开了一种基于平均频谱测试ADC动态参数的方法。该方法基于ADC测试系统采集到的数字信号样本点来测试，包括以下步骤：初始化设置输入模拟信号源及采样时钟源的频率、谐波阶数、采集样本点组数和样本点大小；ADC性能测试程序接收采集的样本点，并对各组样本点分别进行预处理；选择合适的窗函数对指定样本点做截断处理；ADC性能测试程序对处理后的几组样本点分别进行FFT变换得到频谱图，并将得到的频谱图叠加求得平均频谱图；基于平均频谱图确定基波能量、谐波能量、直流能量及噪声能量，根据主要动态参数计算公式计算各项参数，并显示测试结果。本发明能快速、准确地检测ADC动态参数是否合格，有效抑制频谱泄露带来的测试误差。

主权项

1.一种基于平均频谱测试ADC动态参数的方法，其特征在于，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：......其中，n＝0，1，2，...，N-1；H为谐波阶数；当h＝1时，f_(1，1)、f_(2，1)、...、f_(Z，1)为各组样本点基波的频率，A_(1，1)、A_(2，1)、...、A_(Z，1)为各组样本点基波的幅值，为各组样本点基波的初相位；当h≠1时，f_(1，h)、f_(2，h)、...、f_(Z，h)为ADC进行模数转换过程中芯片内部产生的各组样本点的第h次谐波的频率，A_(1，h)、A_(2，h)、...、A_(Z，h)为ADC进行模数转换过程中芯片内部产生的各组样本点的第h次谐波的幅值，为ADC进行模数转换过程中芯片内部产生的各组样本点的第h次谐波的相位；步骤3：ADC性能测试程序对上述的信号x₁(n)、x₂(n)、...、x_Z(n)加窗函数进行离散抽样，设所加窗函数的时域形式分别为w₁(n)、w₂(n)、...、w_Z(n)，其连续频谱分别为W₁(2πf)、W₂(2πf)、...、W_Z(2πf)，忽略负频点-f_(1，h)、-f_(2，h)、...、-f_(Z，h)处信号的旁瓣影响，得到加窗后x₁(n)、x₂(n)、...、x_Z(n)的快速傅里叶变换的表达式分别为：......其中，Δf＝f_s/N为频率分辨率；步骤4：ADC性能测试程序对各组样本点得到的频谱图叠加求平均频谱图，得到平均频谱图的表达式为：步骤5：基于平均频谱图确定基波能量P_signal、谐波能量P_hormonic、直流能量P_dc，；然后用平均频谱总能量减去基波能量、谐波能量、直流能量就可以得到噪声能量P_noise；然后根据动态参数计算公式计算主要动态参数，包括信噪比(SNR)、信噪失真比(SINAD)、有效位数(ENOB)、无杂散动态范围(SFDR)和总谐波失真(THD)，主要的动态参数计算公式分别为：SNR=10log10PsignalPnoise---(8)]]>SINAD=10log10PsignalPnoise+Pharmonic---(9)]]>ENOB=SINAD-1.76dB6.02---(10)]]>THD=10log10PharmonicPsignal---(11)]]>SFDR=10log10Psignalmax(Pharmonic(2:M))---(12)]]>其中，M为谐波阶数，可根据具体情况决定进行选择。