信號(hào)處理機(jī)的高速ADC模塊動(dòng)態(tài)性能在線測試

　　求出采樣輸出信號(hào)的頻譜后,要得到相關(guān)測試參數(shù)值還得確定信號(hào)基頻及各次諧波的位置。下面給出頻率分量及其鏡像的關(guān)系如圖3所示。設(shè)Fo為位于奈奎斯特區(qū)間（DC～Fs/2）的一個(gè)頻率。又令Fk為頻帶中Fo的鏡像,又稱Fo為的第k次鏡像。

　　圖3 頻率分量及其鏡像分量關(guān)系示意圖

　　所有鏡像間的關(guān)系可如下表示：

　　從上面的關(guān)系可看出，對(duì)于奇偶次鏡像分量而言，都能在奈奎斯特區(qū)間內(nèi)找到它們對(duì)應(yīng)的頻率分量，也就是說對(duì)于任意的超出奈奎斯特區(qū)間的諧波分量都可以在奈奎斯特區(qū)間內(nèi)找到其鏡像分量。如果，諧波位于奈奎斯特區(qū)間內(nèi)，可直接計(jì)算得到諧波位置；要是諧波超出奈奎斯特區(qū)間，則要估計(jì)上面的鏡像方法來獲得諧波的數(shù)據(jù)。

　　四、基于信號(hào)處理機(jī)的ADC模塊測試

　　我們對(duì)信號(hào)處理機(jī)的電路板的高速ADC模塊進(jìn)行了在線測試。圖4中虛框所包圍的部分是信號(hào)處理機(jī)的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路。DSP21065L將采集到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在內(nèi)部存儲(chǔ)區(qū)中，采集完畢后通過DSP仿真系統(tǒng)的JTAG接口將數(shù)據(jù)傳送到PC中，最后在Matlab中進(jìn)行相關(guān)的數(shù)字信號(hào)處理，根據(jù)處理結(jié)果對(duì)轉(zhuǎn)換電路的轉(zhuǎn)換性能做相應(yīng)的評(píng)估分析。根據(jù)所獲得的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的性能指標(biāo)，可以分析轉(zhuǎn)換電路對(duì)信號(hào)處理機(jī)的影響。

　　圖4 實(shí)際測試電路

　　圖中AD轉(zhuǎn)換芯片AD9225為12位精度，最高轉(zhuǎn)換速率為25MSPS，芯片內(nèi)部帶有采樣保持電路和參考電壓源?；拘阅苋缦拢?P>　　lSNR71dB（finput=2.5MHz）

　　lSINAD 70.7dB（finput=2.5MHz）

　　lTHD –82Db（finput=2.5MHz）

　　精度INL：DNL:

　　4.1部分測試數(shù)據(jù)

　　測試信號(hào)為滿幅度正弦波，每次采樣8192點(diǎn)數(shù)據(jù)，做8192點(diǎn)FFT，得到采樣數(shù)據(jù)頻譜。在不同的采樣頻率和信號(hào)頻率下，分別做5次實(shí)驗(yàn)，取平均值。表1給出各諧波大小值。表2是得到的一些動(dòng)態(tài)參數(shù)。

　　表1 各次采樣的諧波數(shù)（fs為采樣頻率，f為信號(hào)頻率）

　　表2 動(dòng)態(tài)參數(shù)測試的結(jié)果

　　4.2 測試數(shù)據(jù)分析

　　12位精度的轉(zhuǎn)換電路，其理論信噪比應(yīng)達(dá)74dB,而實(shí)際測試中只有60～70dB。說明有除量化噪聲之外的別的噪聲源。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)如將轉(zhuǎn)換電路中的模擬電源和數(shù)字電源采用同一電源供電，則信噪比要比二者分別供電時(shí)減少大約5～6dB。改善接地的狀況也能有效的提高轉(zhuǎn)換動(dòng)態(tài)性能，例如，在接地情況不佳的情況下5MHz采樣1.54MHz時(shí)的信噪比只有59.7dB，而在改善接地狀況后提高到了61.64dB，提高了1.94dB。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示諧波失真較為嚴(yán)重，我們分析主要原因是信號(hào)源純度偏低。測試的結(jié)果接近AD9225技術(shù)手冊(cè)給出的參數(shù)，這說明了該方法的可信度。從SNR值來看，由于測試針對(duì)整個(gè)高速模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，得到的結(jié)果反映的是整個(gè)電路的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換特性。由于各輔助電路的影響，使得轉(zhuǎn)換電路的性能低于器件手冊(cè)給出的參數(shù)。根據(jù)測試結(jié)果分析，對(duì)高速模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)提出下列參考意見：