音频芯片中的信号是模拟的,如同在电脑上输出的line信号,经过功放后可以驱动喇叭。模拟音频信号经过ADC采样为数字音频信号,再通过编码压缩减少数据量,压缩成数字音频信号。同理,也可以通过DAC还原成最原始的模拟音频信号。
随着数字信号处理技术和数字电路工作速度的提高,以及对于系统灵敏度等要求的不断提高,对于高速、高精度的ADC指标都提出了很高的要求。
ADC芯片的性能测试是由芯片生产厂家完成的,这时,就需要进行ADC测试来验证芯片在板级或系统级应用上的真正性能指标。
首先,我们来普及个概念,也就是什么是ADC。
ADC称为模数转换器(简称A/D转换器或ADC,analog-to-digital converter),A/D转换的作用是将时间连续、幅值也连续的模拟量转换为时间离散、幅值也离散的数字信号。一句话概括:ADC是模数转换器,是模拟量转数字量,也就是模拟量输入。

ADC的主要指标分为静态指标和动态指标2大类。
静态指标主要有:
•Differential Non-Linearity (DNL)
•Integral Non-Linearity (INL)
• OffsetError
• FullScale Gain Error
动态指标主要有:
• Totalharmonic distortion (THD)
•Signal-to-noise plus distortion (SINAD)
•Effective Number of Bits (ENOB)
•Signal-to-noise ratio (SNR)
•Spurious free dynamic range (SFDR)

要进行ADC这些众多指标的验证,基本的方法是给ADC的输入端输入一个理想的信号,然后对ADC转换以后的数据进行采集和分析,因此,ADC的性能测试需要多台仪器的配合并用软件对测试结果进行分析。下图是一个典型的ADC测试图。
72e2f62bd60c42778bd9b7a5e915249c~noop.image?_iz=58558&from=article.jpg


我们不忙着展开,在此之前,我们先了解下ADC测试的相关客户群和关注的测试重点 。
02. ADC测试相关客户群
第一类是传统ADC厂商,其将模拟信号单纯转换为二进制的数值。这类厂商的测试比较复杂,测项包含静态指标和动态指标
b55418b24d7748ef9f4a7f32e4ccefa2~noop.image?_iz=58558&from=article.jpg


传统ADC厂商

对于第一类客户,即传统ADC厂商,这类客户通常关注的是信号源的指标,比如:
1. 期望的底噪,或THD+N,或SNR相关指标需求。
2. 提供交流信号时,是否需要额外添加直流偏置电压。

第二类则是音频类ADC厂商,其将模拟信号最终转换为特定音频格式的数字信号(如PDM,I2S,TDM等)此类客户主要是音频Codec厂商,其也会有DAC的测试需求。
f23da90a71034c90b7605460200151c2~noop.image?_iz=58558&from=article.jpg


音频类ADC厂商

顺带提一句,DAC的作用是和 ADC 相反,是把数字量转换成模拟量,虽然有模拟和数字的区别,但是DAC要测试的主要指标与ADC类似,也分为静态指标和动态指标2种。
静态指标主要有:
•Differential Non-Linearity (DNL)
•Integral Non-Linearity (INL)
• OffsetError
• FullScale Gain Error
• Conversion Rate
• Settling Time
• Rising/Falling Time
动态指标主要有:
• Totalharmonic distortion (THD)
•Signal-to-noise plus distortion (SINAD)
•Effective Number of Bits (ENOB)
•Signal-to-noise ratio (SNR)
•Spurious free dynamic range (SFDR)

对于第二类客户,通常关注点是:
1. 期望的底噪,或THD+N,或SNR相关指标需求。
2. 是否支持某种特定数字格式。
3. 针对数字信号部分,如何建立与AP模块的连接(如用到我们AP测试设备)
话说,这类芯片相关的终端用户需求,AP同样可以完成,例如喇叭,麦克风 测试等等。
69617abf8823400b9e7bb0e5fd490602~noop.image?_iz=58558&from=article.jpg


64d2a6e641294b4ca4767c975e67e4fe~noop.image?_iz=58558&from=article.jpg


AP设备对于ADC测试的优势
我们还是分第一类和第二类客户来展开。

对于第一类客户,即传统ADC厂商,AP分析仪主要作用是提供高质量的「信号源发生器」

第1点 · 良好的THD+N性能
- APx 555B -
36b7953022224938abb40fe5c0b8f249~noop.image?_iz=58558&from=article.jpg


THD+N 不大于-117dB at 1KHz, 2V (20Hz-22KHz BW),典型值-120dB(1KHz, 2V),适合高性能ADC测量。
78bdcdf5fa474c6988a444fb629932be~noop.image?_iz=58558&from=article.jpg


34dc953a108f4b489bb3b425f9a9e086~noop.image?_iz=58558&from=article.jpg


第2点 · 单端平衡式输出
- APx 555B -
9d1810d6f37b4172a81e48cb14ef8955~noop.image?_iz=58558&from=article.jpg


• Normal模式下就是差分输出模式
• 新的单端输出模式(Single-Ended)
卡侬头(+)交流信号
卡侬头(-)接地
• 通过配置轨道通道1进行独立的通道控制
• 可重构同步差分ADCs测试和单端输入时不能切换至BNC输出
632c4d74c4874996879d613995c03d1a~noop.image?_iz=58558&from=article.jpg


第3点 · ADC测试模式
- APx 555B -
02494e3473eb47efb85cad757bcc4e35~noop.image?_iz=58558&from=article.jpg


配置APX-SW-555 ADCTEST选件,可提供在平衡式输出端口输出共模直流电压的能力,以与ADC输入电路的直流偏置匹配。
9420f28e76194689aed16a9e74480669~noop.image?_iz=58558&from=article.jpg


ADCTEST选件还可保护ADC输入电路
• 避免在XLR输出端输出过高电压,限制DC+Peak AC对地 电压。
• 限定信号电压与Vbias在最大值与最小值范围内。
60bfb0631c7c4c79a9eaa4089e042018~noop.image?_iz=58558&from=article.jpg


0061c1115f0b4fa1969792b4bb080182~noop.image?_iz=58558&from=article.jpg


-
对于第二类厂商的ADC产品相关测试,属于传统的音频测试,在AP信号源基础上,还拥有丰富的数字格式可以支持,而且最新的APx500软件版本还可以对模拟信号数字信号同时测试,更精准也更便捷。
17df74d3132849b7888022a61cf7e9da~noop.image?_iz=58558&from=article.jpg


APx555B拥有全面的数字接口:
• AES3, SPDIF, TOSLINK;
• DSIO
• Bluetooth
• HDMI
• PDM
d7ab51a4d50f438bb933bde01c2127e7~noop.image?_iz=58558&from=article.jpg


ADC/DAC没说完的
让我们先来看看APx555B在ADC/DAC测试中的那些没说到的亮点——
17e73c7bb617444c889c29a16ee04fa5~noop.image?_iz=58558&from=article.jpg


3445de36a03d4c629ec9d2a21ffdf5c1~noop.image?_iz=58558&from=article.jpg


“最后,
奉上ADC和DAC的
连接示意图。”
[ 连接演示 ]
7e1a205a2cdd431981a4bbb10f5c9348~noop.image?_iz=58558&from=article.jpg


7efbbda76a4a466b867a45f62f7b8d66~noop.image?_iz=58558&from=article.jpg