A/D转换器测试技术及发现ADC中丢失的代码

真正的A/D转换器的量化噪声电平应该高于上图3(b)中所测得的结果。这是因为FFT的相关处理增益将高电平的m=8频谱分量在背景噪声中拔高所致。

因此，如果采用该A/D测试技术，必须计算图3(b)中所示10log10(N/2)的FFT处理增益。

为了充分表征A/D转换器的动态性能，需要在许多不同的频率和幅度上执行该测试。当然，加到A/D转换器上的模拟正弦信号必须尽可能地纯净。模拟信号中的任何固有失真都将在最终的FFT输出中表现出来，并导致A/D非线性问题。

关键的是任何输入频率都必须是mfs/N。为了满足奈奎斯特采样准则，这里m小于N/2，充分利用FFT的处理能力同时使频率泄漏最小。

为了量化转换器的互调失真，通常需要在A/D的输入端加上两个模拟信号，互调失真反过来又能表征转换器的动态范围。此时，两个输入信号都必须满足mfs/N限制。测试配置见图4。

图4：A/D转换器硬件测试配置。

当采用低通滤波器(BPF)来改善正弦波信号源输出信号的纯度时应谨慎，应该采用衰减量较小的固定衰减器(pads)来避免两个信号源相互影响。(建议采用3-dB衰减器)。

功率合成器(power combiner)通常是模拟功率分配器的反向应用，A/D时钟信号发生器的输出也是方波。上面图4中的点划线显示所有三个信号源被锁定到同一参考频率源上。

检测丢失的代码

一个影响A/D转换器的一个问题是丢失代码。当转换器不能输出一个特定的二进制字(一个代码)时将会产生这种问题。试想一下，当用一个模拟正弦波来驱动一个8位转换器，其输出二进制字应该是00100001(十进制的33)，而实际输出则是00100000(十进制的32)，就会造成这种问题，如图5所示。

图5：8位转换器的二进制0010001，十进制33的丢失代码时域图。

代表十进制33的二进制字就是一个有丢失的代码。这种微小的非线性通过检测时域采样或者进行频谱分析都很难检测到。所幸的是，有一种既简单又可靠的方式，即采用统矩形图(histogram)分析来检测该丢失代码。

该统计矩形图分析测试技术仅仅包括收集许多A/D转换器输出采样，并绘制出这些采样值的出现次数和采样值的关系。

在该统计矩形图中，任何丢失的代码(如上面丢失的33一样)都将作为零值被显示出来。也就是说，代表十进制33的这个二进制代码出现的几率为零。