模数转换器ADC测试及ADC测试原理

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模数转换器（ADC）是什么意思？它全称为Analog-to-Digital Converter，即模拟数字转换器。自然界产生的信号，如声音、图像和温度，都是模拟信号。然而，电子产品最终处理、存储或传输这些信号时，需要将它们转换为数字信号Q。这就是模数转换器（ADC）的作用，将模拟信号转换为数字信号。

ADC的重要性体现在其在计算和模数转换技术的爆炸性增长中。随着集成电路（IC）中晶体管密度的增加，现场可编程门阵列（FPGA）和中央处理器（CPU）的性能显著提高。模数转换器（ADC）的性能也随摩尔定律的影响而大幅增长，其位数是最为人熟知的技术指标之一。

高速、高精度的ADC和数模转换器（DAC）对数字信号处理技术和数字电路工作速度的提高，以及系统灵敏度等要求的不断提高提出了高要求。例如，在雷达和卫星通信中，所需的信号带宽已达到2 GHz以上，而下一代5G移动通信技术在使用毫米波频段时也可能会用到2 GHz以上的信号带宽。ADC模数转换器需要提供更高的采样精度，有效地抑制噪声，提供更大的动态范围，以满足高精度测量应用的需求，如医疗仪器、测试和测量设备以及信号处理系统等。

在现代全数字雷达中，ADC/DAC芯片作为模拟域和数字域的边界，使得信号转换到数字域后可以通过软件算法进行处理和补偿，从而实现全数字化处理。高速ADC/DAC芯片在采样或产生高频信号时的性能对于系统指标至关重要。

应用于航天国防、数字通信、卫星通信和图像处理等领域的高速ADC模数转换器的采样率和垂直分辨率越来越高，对ADC模数转换器指标的测试也提出了更高要求。ADC模数转换器测试指标主要分为静态参数和动态参数两类。静态参数反映器件内部电路的误差，包括增益、偏移、微分非线性（DNL）和积分非线性（INL）误差。动态参数代表器件模拟信号采样和输入波形的数字再现能力，包括信噪比（SNR）、无杂散动态范围（SFDR）、总谐波失真（THD）及有效位数（ENOB）等指标。

ADC模数转换器测试原理基于一个信号源作为输入信号，产生正弦波信号，输入给ADC的模拟输入，另一信号源作为采样时钟。ADC模数转换后由数字芯片进行处理和计算，主要采用统计分析和快速傅立叶变换（FFT）到频谱分析的方法进行指标测量。测试原理包括计算非线性微分和积分误差，动态参数的测量，以及使用高质量的信号源作为时钟源以确保测量的准确性。

是德科技提供了测试解决方案，包括使用PSG作为信号源、超低相噪的模拟源作为时钟源、逻辑分析仪进行数据接收和分析等。此外，ADC模数转换器测试连接需要考虑使用带通滤波器以保证信号纯净度，以及选择合适的硬件，如高速多通道的逻辑分析仪，以确保数据采集和分析的准确性。