> **来源：[研报客](https://pc.yanbaoke.cn)** # 德思特 ADC、DAC 芯片测试白皮书总结 ## 核心内容概述 本白皮书详细介绍了 ADC（模数转换器）和 DAC（数模转换器）的测试方法与相关术语，包括静态参数与动态参数的分析。同时，提供了在 ATX7006 测试系统上进行 ADC 和 DAC 测试的工程配置指南，以及如何使用不同的测试方法和工具进行数据采集与分析。文档还包含多个测试案例和图示，用于展示不同误差参数的计算方式和测量结果。 --- ## 一、ADC 相关术语 ### 1. 常见术语 - **孔径延迟 / 采样延迟**：时钟边沿到来后，输入信号被采集的时间间隔。 - **孔径抖动**：相邻采样点之间延迟的变化量，会导致噪声上升。 - **转换延迟 / 流水线延迟**：启动转换到输出数据可用所需的时钟周期数。 - **转换时间**：完成一次转换所需的时间，不包括采集时间。 - **端点与最佳拟合线**：用于计算误差参数的参考线，端点线基于首尾转换点，最佳拟合线通过最小二乘法计算。 - **直流共模误差**：差分输入下，输出代码随输入电压变化的偏差。 - **差分增益误差**：输出幅度差异与输入幅度差异的比值。 - **差分非线性误差（DNL/DNLE）**：实际步长与理想 1 LSB 步长的偏差。 - **差分相位误差**：不同直流输入下，小信号输出的相位差异。 - **满量程误差**：最后一个转换点与理想转换点的误差，等于增益误差和偏移误差之和。 - **增益误差**：参考线与理想斜率的偏差。 - **积分非线性误差（INL/INLE）**：实际转换特性与参考线的偏离程度。 - **丢码**：输出中不存在某些理论上应有的数字代码。 - **非单调性**：模拟输入单调增加时，数字输出非单调变化。 - **偏移误差**：第一个转换点与理想点的偏差。 - **量化误差**：A/D 转换器输出在 1 LSB 范围内保持不变。 - **信噪失真比（SINAD）**：信号功率与噪声和失真功率的比值。 - **信噪比（SNR）**：输出信号幅度与噪声电平的比值。 - **无杂散动态范围（SFDR）**：信号功率与最大杂散信号功率的比值。 - **总谐波失真（THD）**：信号功率与谐波功率的比值。 - **未调整总误差（TUE）**：包含偏移、增益和线性误差的综合指标，表示最坏情况下的性能偏差。 --- ## 二、ADC 静态参数分析 ### 1. 转换点 - 转换点（或跳变点）是 ADC 线性度计算的基础。 - 通过精确斜坡信号进行测试，利用跳变点搜索法或代码排序法确定转换点。 ### 2. 静态参数计算 - **偏移误差**：第一个跳变点与理想点的偏差。 - **满量程误差**：最后一个跳变点与理想点的偏差，等于增益误差与偏移误差之和。 - **增益误差**：满量程误差减去偏移误差，反映斜率偏差。 - **积分非线性误差（INL/INLE）**：与参考线的偏离程度，用于衡量线性度。 - **差分非线性误差（DNL/DNLE）**：相邻转换点之间的实际步长与理想 1 LSB 的偏差。 - **总未调整误差（TUE）**：包含偏移、增益和线性误差，反映最坏情况下的性能偏差。 --- ## 三、DAC 相关术语 ### 1. 常见术语 - **转换延迟**：从开始转换到输出数据可用所需的时钟周期数。 - **转换时间**：完成一次转换所需的时间。 - **差分非线性误差（DNL/DNLE）**：实际步长与理想 1 LSB 的偏差。 - **端点与最佳拟合线**：用于计算误差的参考线。 - **增益误差**：满量程输出与理想输出的偏差。 - **积分非线性误差（INL/INLE）**：实际输出与参考线的偏离程度。 - **单调性**：输出随着输入代码增加而单调变化。 - **乘法 DAC**：输出电压等于参考电压乘以数字输入代码的常数。 - **电源抑制**：转换器对直流电压变化的敏感度。 - **偏移误差**：输出电压与理想值之间的偏差。 --- ## 四、DAC 静态参数计算 ### 1. 静态参数 - **偏移误差**：第一个输出电压与理想值的偏差。 - **满量程误差**：最后一个输出电压与理想值的偏差。 - **增益误差**：满量程误差减去偏移误差。 - **积分非线性误差（INL/INLE）**：实际输出与参考线的偏离程度。 - **差分非线性误差（DNL/DNLE）**：相邻输出之间的实际步长与理想 1 LSB 的偏差。 - **总未调整误差（TUE）**：包含偏移、增益和线性误差，反映最坏情况下的性能偏差。 --- ## 五、ATX7006 上的线性计算 - 使用 `CALC LIN` 命令进行线性度计算。 - 可对 ADC 和 DAC 的测试数据进行分析。 - 常用参数包括 INL、DNL、TUE、偏移误差和增益误差。 - 可使用 `MR LIN` 命令获取结果。 - 可通过 `MR LIN ERR AD` 和 `MR LIN MC` 查看 ADC 的误差图和缺失码。 - 通过 `MR LIN ERR DA` 查看 DAC 的误差图。 --- ## 六、AD/DA 动态分析 ### 1. 傅里叶变换 - 用于分析信号的频谱，包括实部和虚部。 - 傅里叶变换的频率分辨率由采样频率和采样点数决定。 - **SINAD**：信号与噪声及失真之比，用于计算有效位数（ENOB）。 - **SNR**：信号与噪声之比，反映噪声性能。 - **THD**：总谐波失真，计算为失真频段与信号频段的比值。 - **SFDR**：信号与频谱中最高杂散信号的比值。 - **峰值失真**：最高失真频段的幅度。 ### 2. 信号窗口 - 窗函数用于减少频谱泄漏，提高测量精度。 - 常见窗函数及其特性如下： | 窗函数 | -3 dB 主瓣宽度 (bins) | -6 dB 主瓣宽度 (bins) | 最大旁瓣电平 (dB) | 旁瓣滚降率 (dB/decade) | |----------------|------------------------|------------------------|-------------------|-------------------------| | 矩形 (none) | 0.88 | 1.21 | -13 | 20 | | Hanning | 1.44 | 2.00 | -32 | 60 | | Hamming | 1.30 | 1.81 | -43 | 20 | | Blackman-Harris| 1.62 | 2.27 | -71 | 20 | | Flat Top | 2.94 | 3.56 | -44 | 20 | - **Rife Vincent 4 窗**：旁瓣电平低，但主瓣较宽，适用于单音信号测试。 --- ## 七、ATX7006 上的动态计算 - 使用 `CALC DYN` 命令进行动态计算。 - 可配置 `CALCOPT DYN`，设置窗口、谐波次数和计算选项。 - 使用 `CALCOPT DYN EXT` 设置频谱输出类型（如 dBc、Vpeak）和排除频段。 - 动态参数包括 SINAD、THD、SNR、SFDR。 - 可通过 `MR_DYN` 获取结果。 - `MR DYN FFT`：原始 FFT 数组。 - `MR DYN SPECTRUM`：频谱频段数组。 - `MR DYN HARM`：谐波列表。 --- ## 八、ADC 和 DAC 测试案例 - **ADC 测试案例**： - 使用斜坡测试和正弦波拟合测试法。 - 使用 Lua 脚本提高测量精度。 - 通过 `ATView7006` 软件进行测试，可查看误差图、跳变点图等。 - **DAC 测试案例**： - 使用 WFD 模块和 DIO 模块进行测试。 - 配置电源、信号源等参数。 - 通过 `MR LIN` 和 `MR DYN` 查看测试结果。 --- ## 九、设计建议与附件 - **DUT 板设计要点**： - 接地与电源域设计。 - 板层堆叠与信号完整性。 - 信号处理与保护。 - 调试与稳定性。 - **其他设计建议**： - 电源保护。 - 控制扩展与 SPI 应用。 - 丝印层优化。 - **连接器选型**：需符合测试需求。 - **附件内容**： - 包含多个 ADC 和 DAC 的测试结果图，如 AD7671、AD9244、LTC2641 等。 - 提供 ADC 和 DAC 的参数计算图示与说明。 --- ## 十、总结 本白皮书提供了 ADC 和 DAC 测试中涉及的关键术语、静态和动态参数计算方法，以及在 ATX7006 上进行测试的具体配置和操作步骤。文档强调了测试过程中需要注意的误差分析、信号处理和设计要点，旨在帮助工程师更准确地评估 ADC 和 DAC 的性能。