这种测试结构简单,直观。但是在工程实践中为了评估模数电路必须增加一块DAC电路,会与实际模块连接困难和引入DAC的误差。因此在线评估不好采用。
三、基于DSP技术的测试方法
利用DSP技术可构成简便且准确的测试结构,在ADC电路的后端利用数字信号处理器将输出数据采集保存起来,然后利用DSP仿真设备的JTAG接口将数据传送到PC机中,利用Matlab软件进行相关频域处理,以获得高速模数转换电路的实际转换特性参数。结构如图2所示。
在这里用基于DSP的频域分析工具替代了模拟的测试仪表,可以提供更高精度及可重复观察的测试结果。将数据采集到PC机中后,在Matlab这一平台中将时域的离散信号波形通过DFT(FFT)算法转换到频域。在频域中根据定义求出相关的动态性能参数。在输入信号没有失真的理想情况下,输入模拟量为正弦波时,输出频谱应为频率等于输入频率的冲激函数图形。事实上,ADC的量化误差,转换器内部各种噪声,甚至包括测试系统噪声,都会在频谱图上噪声背景中体现出来。基于FFT信号分析的基本函数就是FFT本身和功率谱。FFT 算法中假设离散时间序列可以精确地在整个时域进行周期延拓,所有包含该离散时间序列的信号为周期函数,周期与时间序列的长度相关。然而如果时间序列的长度不是信号周期的整数倍,即,就会发生频谱泄漏。这里是输入信号频率;Fsample是采样频率;Nwndows窗函数长度;Nrecord采样信号数据长度。在测试中一般选用采用汉宁(Hanning)窗函数,以减少频谱泄漏。
求出采样输出信号的频谱后,要得到相关测试参数值还得确定信号基频及各次谐波的位置。下面给出频率分量及其镜像的关系如图3所示。设Fo为位于奈奎斯特区间(DC~Fs/2)的一个频率。又令Fk为频带中Fo的镜像,又称Fo为的第k次镜像。
图3 频率分量及其镜像分量关系示意图
所有镜像间的关系可如下表示:
从上面的关系可看出,对于奇偶次镜像分量而言,都能在奈奎斯特区间内找到它们对应的频率分量,也就是说对于任意的超出奈奎斯特区间的谐波分量都可以在奈奎斯特区间内找到其镜像分量。如果,谐波位于奈奎斯特区间内,可直接计算得到谐波位置;要是谐波超出奈奎斯特区间,则要估计上面的镜像方法来获得谐波的数据。