Высокоточное тестирование динамических параметров АЦП/ЦАП
2026-06-22
Обзор
С ростом скорости цифровой обработки сигналов и цифровых схем, а также постоянно возрастающими требованиями к чувствительности системы, отрасль предъявляет более высокие требования к производительности высокоскоростных и высокоточных АЦП и ЦАП. Традиционные статические методы тестирования параметров (такие как интегральная и дифференциальная нелинейность) больше не позволяют в полной мере оценить истинную производительность устройств в цепочке обработки сигналов. Создание высокоточной, воспроизводимой системы динамического тестирования параметров стало незаменимым ключевым этапом в проверке конструкции микросхем, отборе продукции, выборе конечным пользователем и системной интеграции.
Часть 1 Основные принципы АЦП/ЦАП
Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) — это электронное устройство, которое преобразует непрерывный аналоговый сигнал в дискретный цифровой сигнал. АЦП дискретизирует входной аналоговый сигнал с определенной частотой, а затем квантует амплитуду каждой выборки в цифровое значение. Другими словами, он получает непрерывный сигнал и разлагает его на ряд дискретных значений, которые может обрабатывать цифровая система.
Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) — это электронное устройство, которое преобразует цифровые сигналы в аналоговые. Другими словами, он принимает цифровые сигналы и затем генерирует соответствующие аналоговые выходные напряжения или токи. Цифровые данные представляются в двоичном виде (0/1), тогда как аналоговые сигналы — это непрерывные электрические сигналы, изменяющиеся во времени.
Часть 2 Динамические метрики АЦП/ЦАП
Конкретные динамические характеристики АЦП/ЦАП следующие.
1.Отношение сигнал/шум (SNR)
Отношение сигнал/шум (SNR) — это отношение среднеквадратичной амплитуды сигнала к среднеквадратичной сумме всех спектральных составляющих, за исключением первых шести гармоник и постоянной составляющей. По мере уменьшения уровня входного сигнала отношение сигнал/шум имеет тенденцию к линейному уменьшению в децибелах. Единица измерения — дБ.
2.SINAD ( Значительная разница в доходах )
Отношение сигнал/шум плюс искажения (SNR) — это отношение среднеквадратичной амплитуды сигнала к среднеквадратичной сумме всех спектральных составляющих (включая гармоники, но исключая постоянную составляющую). Разница между SNR и SINAD — это энергия, содержащаяся в первых шести гармониках, измеряемая в дБ.
3.Бесшумный динамический диапазон ( SFDR )
Динамический диапазон без паразитных составляющих (SFDR) — это отношение мощности основной частоты к максимальной мощности паразитных составляющих. SFDR представляет собой гармонику входного сигнала АЦП, и его единица измерения — дБн.
4.Коэффициент гармонических искажений (THD)
Суммарные гармонические искажения (THD), в общем, представляют собой отношение среднеквадратичной энергии сигнала к среднеквадратичному значению суммы его первых шести гармоник, измеряемое в дБн.
5.Значащие цифры (ENOB)
Эффективное число бит (ENOB) можно напрямую вывести из SINAD: ENOB = (SINAD – 1,76) / 6,02, единица измерения: биты.
Часть 3 Схема тестирования АЦП и ЦАП
Схема тестирования АЦП
Для проверки многочисленных параметров АЦП основной метод заключается в подаче идеального сигнала на входной терминал АЦП, а затем сборе и анализе преобразованных данных. Поэтому тестирование производительности АЦП требует взаимодействия нескольких приборов и анализа результатов тестирования с помощью программного обеспечения. На следующей диаграмме показана схема тестирования АЦП, разработанная UNI-T:
✅ Использует высокопроизводительный генератор функциональных/произвольных сигналов для формирования динамических тестовых стимулов и тактовых сигналов, а также линейный источник питания для питания платы АЦП.
✅ В цифровой части плата АЦП подключается к осциллографу с помощью логического пробника для сбора данных, а функция логического анализа осциллографа используется для анализа данных.
Схема тестирования ЦАП
Для ЦАП метод тестирования прямо противоположен методу тестирования АЦП. На вход подается цифровой возбуждающий сигнал, а показатели выходных характеристик проверяются на аналоговом выходе. На следующей диаграмме показана схема тестирования ЦАП от UNI-T:
✅ Используйте функцию цифрового модулятора генератора смешанных сигналов для отправки цифровых сигналов, обеспечения динамических сигналов возбуждения для тестирования и тактовых сигналов, а также используйте линейный источник питания для питания платы АЦП.
✅ В секции аналоговой демодуляции используется анализ сигнала для демодуляции аналогового сигнала, выходящего из ЦАП, и выполнения анализа динамических показателей, таких как суммарные гармонические искажения ЦАП, отсутствие динамических паразитных сигналов и эффективное количество разрядов ЦАП.
Руководство по выбору
