基于DSP的高速模数转换器动态测试技术研究
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摘要
高速模数转换器(ADC)被广泛应用于视频、无线通讯、军事等领域,其应用需求量较大,生产单位为能高效率生产出性能指标合格的高速ADC,如何快速准确评估高速ADC的性能就显得十分的重要。
ADC测试方法分为静态测试法和动态测试法。采用传统的静态测试法进行ADC转换特性参数测试,难于真实、完整的表征ADC的动态性能。为了更好的评估ADC的性能,目前国内外主要采用的是基于DSP的码密度直方图分析法和频域动态分析法等动态测试技术。
本文作者在大量阅读国内外高速ADC性能测试方法的基础上,对码密度直方图理论、频域动态分析理论、窗函数技术、相干采样技术和高速ADC测试方法等进行了较深入的分析研究。根据国内外目前对高速ADC的测试现状,特别是国内测试硬件缺乏,测试方法落后的现实,结合高速ADC动态测试平台的预研工作,利用PC机、DSP芯片和FIFO芯片,设计和搭建了一套操作简易的ADC动态测试平台,完成了硬件设计和调试以及相关测试软件编程等工作,初步实现了对高速ADC的动态测试。
利用该测试平台,对两类高速ADC(10位的AD9050和8位的AD9480)实现了50MHz以内的码密度直方图分析法测试和频域动态分析法测试。从测试结果看,该平台方案可行且操作简单,适合对高速ADC芯片的性能评估。
High-speed analog-to-digital converters (ADC) are widely applied in video、wireless communication and military arena etc.They have quite a number of application demands.In order to manufacture efficiently high-speed ADC that has good performance,how to evaluate the performance of high-speed ADC accurately and quickly is very important.
ADC testing includes static testing and dynamic testing.It is difficult to evaluate the dynamic performances of high-speed ADC truely and completely to adopt tranditional static-testing methods.In order to test and access the high-speed ADC,the dynamic testing methods based on digital signal processing(DSP) such as the code density histogram analytic method and frequency-field dynamic analytic method are adopted widely at home and overseas.
After reading lots of high-speed ADC performance testing methods ,the author deeply analyzes and studies code density histogram theory、frequency-field analytic theory、window function technique、coherent sampling technique and high-speed ADC testing methods etc.According to testing status at home and overseas,especially lack of hardware and lag of testing technique at home,combining with pre-studying high-speed ADC dymamic testing station ,the author designs and builds a suit of high-speed ADC dynamic testing station that can be operated easily based on PC、DSP、FIFO,realizes preliminarily dynamic testing to high-speed ADC.
Using this dymamic testing station,two types of high-speed ADC that are 10_bit AD9050 and 8_bit AD9480 are tested by the code density histogram analytic method and frequency-field dynamic analytic method below 50 MHz. Test results indicate this design strategy is feasible and portable.It is very fit for performance testing of high-speed ADC chip in the project assess.
ADC测试方法分为静态测试法和动态测试法。采用传统的静态测试法进行ADC转换特性参数测试,难于真实、完整的表征ADC的动态性能。为了更好的评估ADC的性能,目前国内外主要采用的是基于DSP的码密度直方图分析法和频域动态分析法等动态测试技术。
本文作者在大量阅读国内外高速ADC性能测试方法的基础上,对码密度直方图理论、频域动态分析理论、窗函数技术、相干采样技术和高速ADC测试方法等进行了较深入的分析研究。根据国内外目前对高速ADC的测试现状,特别是国内测试硬件缺乏,测试方法落后的现实,结合高速ADC动态测试平台的预研工作,利用PC机、DSP芯片和FIFO芯片,设计和搭建了一套操作简易的ADC动态测试平台,完成了硬件设计和调试以及相关测试软件编程等工作,初步实现了对高速ADC的动态测试。
利用该测试平台,对两类高速ADC(10位的AD9050和8位的AD9480)实现了50MHz以内的码密度直方图分析法测试和频域动态分析法测试。从测试结果看,该平台方案可行且操作简单,适合对高速ADC芯片的性能评估。
High-speed analog-to-digital converters (ADC) are widely applied in video、wireless communication and military arena etc.They have quite a number of application demands.In order to manufacture efficiently high-speed ADC that has good performance,how to evaluate the performance of high-speed ADC accurately and quickly is very important.
ADC testing includes static testing and dynamic testing.It is difficult to evaluate the dynamic performances of high-speed ADC truely and completely to adopt tranditional static-testing methods.In order to test and access the high-speed ADC,the dynamic testing methods based on digital signal processing(DSP) such as the code density histogram analytic method and frequency-field dynamic analytic method are adopted widely at home and overseas.
After reading lots of high-speed ADC performance testing methods ,the author deeply analyzes and studies code density histogram theory、frequency-field analytic theory、window function technique、coherent sampling technique and high-speed ADC testing methods etc.According to testing status at home and overseas,especially lack of hardware and lag of testing technique at home,combining with pre-studying high-speed ADC dymamic testing station ,the author designs and builds a suit of high-speed ADC dynamic testing station that can be operated easily based on PC、DSP、FIFO,realizes preliminarily dynamic testing to high-speed ADC.
Using this dymamic testing station,two types of high-speed ADC that are 10_bit AD9050 and 8_bit AD9480 are tested by the code density histogram analytic method and frequency-field dynamic analytic method below 50 MHz. Test results indicate this design strategy is feasible and portable.It is very fit for performance testing of high-speed ADC chip in the project assess.
引文
[1] TanjaC Hofiner,高速模-数转换器(ADC)动态参数的定义和测试, Maxim 公司高级应用工程师
[2] 王梅杰、刘梅,串口数据采集系统在动态测试中的应用,华北水利水电学院学报第 22卷第 1 期,2001 年 3 月
[3] 罗业平,A/D 转换芯片测试方法及应用,《信息与电子工程》2005 年 2 期
[4] 王卫江、陶然高速 ADC 的性能测试,《电子技术应用》2004 年 02 期
[5] 严顺柄、陈光、廖述剑、李迅波,基于数字处理技术的 ADC 动态测试及分析,《仪器仪表学报》2000 年 03 期
[6] 薛亮、沈延钊、张向民 ,一种 A/D 静态参数和动态参数的测试方法, 《仪器仪表学报》2004 年 1 期
[7] 模拟数字转换器的动态性能参数处理,《微电子学》,2004 年 03 期
[8] 崔庆林、蒋和全,高速 ADC 测试采样技术研究,《微电子学》
[9] 崔庆林、蒋和全,高速模数转换电路的微分误差和积分误差统计法测试的优点, 《微电子学》
[10] 崔庆林、蒋和全,高速 A/D 转换器动态参数的计算机辅助测试, 《微电子学》2004年 05 期
[11] 胡广书,《数字信号处理—理论、算法与实现》,清华大学出版社,2001-1
[12] 程佩青编著,《数字信号处理教程》,第二版,清华大学出版社
[13] 闻路红、童卫旗 、陈桂林,用 FIFO 设计 A/D 与 DSP 之间的接口, 《国外电子元器件》2004 年 02 期
[14] 杨恒 、王召巴,高速模数转换器与 TMS320C6000 DSP 接口的 FIFO 实现, 《科技情报开发与经济》2006 年 16 期
[15] 苏奎峰、吕强、耿庆锋、陈圣俭编著,《TMS320F2812 原理与开发》,电子工业出版社,2005 年 4 月
[16] 彭启琮、管庆编著,《DSP 集成开发环境—CCS 及 DSP/BIOS 的原理与应用》,电子工业出版社,2004 年 7 月
[17] 陈怀、吴大正、高西全编著,《MATLAB 及在电子信息课程中的应用》第二版,清华大学出版社,电子工业出版社,2005 年 7 月
[18] 董长虹主编,余啸海副主编,高称、金涛编著,《Matlab 信号处理及应用》,国防工业出版社,2005 年 1 月
[19] 李宝森 , 杜洋,基于 Matlab 和串口通信的 ADC 动态性能 FFT 测试法, 《电子科技》,2006 年 10 期
[20] 仵浩、齐燕杰、宋文超郭庆编著,《 Visual Basic 串口通信工程开发实例导航》,人民邮电出版社,2003
[21] 崔玮编著,《Protel 99 SE 电路原理图与电路板设计教程》,海洋出版社,2005 年 1 月
[22] 周林、殷侠,《数据采集与分析技术》, 西安电子科技大学出版社,2005 年 7 月
[23] Dynamic Tests for A/D Converter Performance,Application Bulletin.
[24] Defining and Testing Dynamic Parameters in Hign-Speed ADCs,Part 1,Application note 728:Feb 13,2001.
[25] Dynamic Tests of Hign-Speed ADCs,Part 2,Jan 25,2001.
[26] INL/DNL Measurement for High-speed Anolog-to-digital Converters,Maxim,Sep 01,2000.
[27] Histogram Testing Determines DNL and INL Errors,Maxim Application Note 2085: May 31,2003.
[28] Coherent Sampling,Maxim,Apr 16,2004
[29] Coherent Sampling Vs Window Sampling,Maxim,Mar 29,2002
[30] Automating ADC Data Colletion,Maxim,Application Note929,Jan 11,2002
[31] Using TI FIFOs to Interface High-speed Data Converters with TI TMS320 DSPS,Application Report,SDMA003-June 2001.
[32] Sanjit K.Mitra ,Digial Signal Processing—A Computer-based Approach, second Edition,
[33] TDS2812EVM.pdf
[34] TMS320f2812.pdf
[35] 72V223-293.pdf
[36] 74LVC16245.pdf
[2] 王梅杰、刘梅,串口数据采集系统在动态测试中的应用,华北水利水电学院学报第 22卷第 1 期,2001 年 3 月
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[18] 董长虹主编,余啸海副主编,高称、金涛编著,《Matlab 信号处理及应用》,国防工业出版社,2005 年 1 月
[19] 李宝森 , 杜洋,基于 Matlab 和串口通信的 ADC 动态性能 FFT 测试法, 《电子科技》,2006 年 10 期
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[36] 74LVC16245.pdf