标签: DAC

这个设计的目标是产生一个隔离的DAC输出。12V供电，产生0~5V的输出。达到10000约13.3位的分辨率。要求DAC输出在改变设置后1S内能稳定。需要能长时间保持稳定和低噪声。 能达到要求的DAC只能是14位以上的。价格较贵。通常是I2C或SPI接口，实现隔离需要多个通路。对于I2C接口，实现数据线双向隔离也有难度。 考虑直接使用单片机PWM输出，配合光耦隔离，加上滤波实现。 如图，PWM信号直接驱动光耦的二极管，PWM为高时，TL431被供电，产生 2.5V电压。PWM为低时，输出被下拉到地。这个幅度为2.5V的PWM信号被放大2倍输出后通过3阶滤波。滤波器截止频率约为24hz。 实际测试时发现输出的电压比PWM占空比换算出来的电压略高。 其原因在于第一级LM358不能产生低到0的输出。 尝试将电路改成，TL431输出信号先滤波后放大。 结果PWM为低时，输出信号源电阻大了。没法完全拉低。输出仍然是偏大。 将PWM源改成如下结构，当为低时，使用场效应管短路到地。信号源头可以了。但是电路在上电时直接输出为5V。显然也不符合设计要求。 如果将运放换成轨到轨输出的可能会有所改善。但实际上仍然无法到0 另外还尝试了PWM DAC芯片 精度仍然有偏差，但会小一点。噪声会略大一些。

作者介绍 在上期文章中我们介绍了ADC静态参数测试的“测试适用性”和“硬件准备”，今天将为您介绍测试的“软件配置”以及“开始测试和查看结果”的内容。 阅读完本文，您将深入了解 德思特ATX测试系统的强大功能和简便操作，确保您的ADC性能测试既准确又高效 。 一、软件配置 软件配置分为上位机与下位机两个部分。 下位机软件已经预装在德思特ATX测试系统的嵌入式计算机内，确保了即开即用的便利性 。用户仅需连接电源线和网线，按下开机按钮，系统便会自动执行程序的启动、硬件上电自检和初始化过程。 对于下位机软件的配置，通常情况下，我们只需通过触控屏调整网络设置参数。最快捷的方式是启用DHCP，让系统自动获取IP地址，用户只需记录下分配到的IP地址即可。如果需要更稳定的网络环境，也可以手动设置一个固定的IP地址。 至于上位机软件——ATView7006，也会作为标准交付内容之一提供给用户，无需额外进行订购。我们只需要找一台装有Windows系统的电脑，通过交付内容中配套的资料光盘进行安装即可， 如果电脑缺少光驱，也可以联系德思特获取数字版安装包和其他资料 。安装后，我们进入软件，在通讯配置面板中填入刚才确认到的IP地址，点击“Ok”按钮，即可完成与下位机的连接。 1.新建项目 连上设备，我们就可以在软件中执行新建项目。在创建好相关项目文件后，软件会自动弹窗让我们配置下位机有什么硬件模块，一般情况下，我们并不需要手动配置，只需要点击“Read from ATX”按钮，上位机便会跟下位机进行通讯，自动获取相关硬件信息。 按“OK”按钮后，软件主界面便会自动增加每个硬件模块对应的控制面板。我们也可以通过手动取消勾选的方式，来禁用部分在本次测试中不需要用到的硬件模块。比如下图中的WFD20数字化仪模块（用于DAC测试）以及AWG18模块（用于其它UUT的另一个AWG）的相关控制面板就已经被笔者禁用并折叠了。 2.测试概览设置 完成项目文件的创建后，我们首先需要确认待测ADC的输入情况，并告诉软件我们打算用哪个模块作为主要的信号输出输入模块，来开展这次测试。 前文已经提到，我们作为示例的AD7671分辨率为16位，采用单端输入，并且当前选用的输入量程档位对应的电压是-5 ~ +5 V。因此我们将相关信息填入，如下图所示。 其中值得一提的是，我们提供了一个1/2 LSB校正的选项，该选项适用于那些第一个LSB设计宽度只有其他LSB一半的ADC或DAC使用，开启后会自动改变理想转换曲线，并根据这种情况修正各种线性、非线性误差的计算。经过我们核实，AD7671并不属于这种情况，因此我们没有实际勾选该选项。 3.DIO模块设置 我们按前面给出的软件设置界面从上往下顺序看，第二个设置板块就是DIO模块。 在ADC测试中，DIO模块扮演着关键角色 ：对外，它负责与ADC的通信，提供必要的时钟信号、采集触发信号、状态配置等，并接收转换后的数字码；对内，它作为时序指挥中心，控制任意波形发生器（AWG）的更新时机。德思特ATX测试系统正是利用了DIO模块的这些功能，精确满足了斜坡测试对设备间时序协调的严格需求。 首先，我们确认我们的UUT通讯方式和电平 ，这些信息我们可以从AD7671的官方数据手册中获取。这里我们按手册的要求，设置3.3V的IO电压、MSB串行通讯的IO模式，以及16bit的字长。 在I/O大类下，我们还提供了3个设置选项卡：分别是Static data bits、Masks和Data shift。其中Static data bits用来控制8个静态数字输出口；Masks用于设置位掩码，可以将某些指定位忽略或者置反，这对于某些具有特殊输出规则的情况会派上用场；Data shift则是对测试结果按位左移或右移，主要适用于在最高位或最低位有无效位输出的UUT。 接下来是DIO模块设置的重头戏——时序设置部分 。我们只需要点击右下角的“Pattern Bits…”按钮即可打开一个新的时序设置面板窗口。在这里，可以通过手动调节窗口内的时序图，控制DIO模块对内对外的各个信息。在本示例当中，这些信号包括了提供给ADC的SCLK时钟信号、CS#使能信号以及CONVST#转换开始信号；也包括了采集侧的串行位移信号SerClk、采集锁存信号CaptClk、AWG输出时钟信号SimClk。此外，我们还能通过调节PLL频率以及分频系数决定时序图中每一格对应的时间长度。 其中，输出到ADC的信号波形和PLL时钟参数，可以由UUT数据手册中关于时序部分的要求决定；而对内的各种触发信号，则需要依据所选用AWG模块对应的手册说明内容决定。由于篇幅限制，此处不展开说明，相关手册可向德思特索取。 有部分细心的读者可能发现了： 控制AWG刷新的StimClk信号时序位置晚于控制ADC开始转换的CONVST#信号，这样不会导致ADC本次转换得到的是AWG的上一个输出值对应的结果吗？ 关于这个问题，我们实际上可以通过设置DIO模块参数的“Latency counts”来解决，该参数设为1即表示，DIO需要提前多获取一个周期的数据并将其丢弃，从第二个周期开始的数据才采用，并且后续软件处理中，采回的数据会自动对应回AWG第一个周期的电压。这个功能也适用于一些具有流水级或其他原因导致输出具有周期延迟的ADC。 还有读者可能会疑惑， StimClk信号是处于串行读出阶段的，这样不会有相互冲突吗？ 实际上这个也是一个优化的小技巧，根据UUT数据手册的描述，ADC转换实际上只在CONVST#信号到达之后的一段时间内进行，在其之后的串行数据读出阶段到下一次CONVST#信号到来之前，输入电压改变实际上并不会有任何影响，因此把StimClk信号放在串行读出阶段，可以显著缩短整个时序周期的长度，从而提升最高测试采样率和测试效率。 4.AWG设置 AWG部分的配置允许用户定义测试激励信号的具体形式和参数，并提供了调整信号前端处理工作参数的选项 。配置界面的左半部分采用了简化的原理图形式，直观展示了AWG的结构，这不仅帮助用户理解其硬件功能，还清晰地指示了各个参数的实际影响，有效降低了用户的学习门槛。 在这次示例当中，我们首先把左上角的连接方式，选为“Connected, with GND Sense”，从原理图中的线路闭合情况就可以看出，该选项短路了50Ω输出负载电阻，并且在反馈回路中，断开了与输出近端地的连接。换句话说，这种配置适用于UUT输入电阻为高阻的情况，同时，将GND反馈线延伸至待测芯片附近，能够更有效地针对实际的浮地问题进行补偿反馈，从而提高测试的精度。这些配置确保了测试环境与UUT的实际工作条件相匹配，增强了测试结果的可信度。 此外，我们还可以从原理图得知，AWG内部有两个DAC：主DAC负责波形的产生，信号随后会通过一个滤波器和一个调整幅值的放大器；而次DAC主要负责生成高精度的DC偏置信号，这两种信号会相加到输出信号当中。由于我们待测芯片的量程是-5 ~ +5 V，因此偏置DAC输出值保持为0即可。关于放大器的设置，选项中的5.12 Vp指的是峰-峰值的一半，这意味着其输出的最高电压距离直流基线最多可以高出5.12 V，配合0V的DC偏置，实际可以产生-5.12 V到+5.12 V电压。 在配置面板的右侧区域，我们可以找到一组专门用于描述信号波形的关键参数。正如我们往期文章所讨论的，进行斜坡测试时，我们必须考虑到实际待测芯片的转换范围可能与标称范围存在细微差异。为了解决这个问题，我们设置的斜坡信号起始电压应该稍低于待测芯片的最低标称转换电压，而斜坡信号的终止电压则应稍高于其最高标称转换电压。基于这一考虑，我们将斜坡的起始电压设定为-5.01 V，终止电压设定为+5.01 V。这样的参数配置使得对UUT实际转换范围偏差的测量成为可能，同时也能适应更多实际测量场景。 值得一提的是，在设计信号前端放大器时，我们选择5.12Vp作为其中一个档位，而不是直接采用常见的5Vp范围值，正是出于同样的考量。我们的设计目标之一便是在尽可能不影响输出精度的前提下，允许波形的幅值略微超出标准ADC的转换范围，从而提供更大的灵活性和更高的测量精度。 此外，在配置面板的波形参数设置区域顶部，我们贴心地提供了一个预览功能按钮。用户只需轻轻一点，即可快速查看预计输出的波形图样。这一功能极大地帮助用户确认幅值、周期等关键参数是否正确设置，从而有效预防由于配置失误导致的UUT损坏。 5.电源设置 电源部分的设置相对简单。在本次示例中，DPS16模块为UUT提供5 V供电，而同时DRS20模块则负责输出2.5 V参考电源，在操作上，用户只需将这两个电压值分别输入到对应模块的输出电压设置栏即可。 为了实现更高的电压输出精度，我们使用了4线制连接方式。如果条件允许，我们也强烈建议用户同样采用这种连接方式，以确保测试结果的准确性 。 二、开始测试和查看结果 在设置好上述各种参数后，别忘了保存项目文件，这样下次只需要导入本次的项目文件，即可快速完成配置，而无需重复以上步骤。完成配置后点击最上方“ATX7006 general measurement setup”面板中的“Start !”按钮即可开始自动化测试和分析流程。待到测试和分析过程结束，相关结果就会以弹窗形式呈现给用户。 用户可以点击弹窗工具栏中的各个不同视图按钮，就可以轻松切换并获取多种分析结果，比如点击“B.FIT”视图按钮即可获得最佳拟合直线下的INL、TUE、DNL等参数。从结果中，我们可以直接读出该UUT测得INL为1.355 LSB，该数据符合官方数据手册中标称的±2.5 LSB Max (±0.0038% of Full Scale)。 同时还可以利用放大镜、光标等内置工具，观察数据图的细节部分，从而进行更加深入的研究和问题定位。此外，不论是结果图、计算结果还是原始采集数据，该软件都提供了相应的导出功能，允许用户工程师利用这些数据进行其他运算和处理分析工作。 总结 通过本文的介绍，我们深入了解了 德思特ATX测试系统以及斜坡测试方法在ADC静态参数测试中的应用 。 这一流程在显著简化传统测试步骤的同时，确保了测试结果的精确性和可靠性 。使用德思特ATX测试系统，工程师们可以轻松地完成从硬件准备到软件配置的全过程，无需担心仪器间的联动问题，也无需进行复杂的编程和调试工作。 斜坡测试方法以其高效性和直观性，被认为是获取UUT静态参数的理想选择。通过德思特ATX测试系统的高度自动化和集成化，工程师可以快速地配置和执行测试，在直接获取关键数据结果之余，也允许用户导出数据进行额外处理。这种测试方法不仅提高了测试效率，还降低了人为错误的可能性，从而提高了整体测试质量。 总体而言， 德思特ATX测试系统结合斜坡测试方法，为ADC静态参数测试提供了一种高效、精确且用户友好的解决方案 。这种一体化的测试装备和创新的测试流程，无疑将帮助工程师们更加专注于产品设计开发的核心环节，加快产品上市时间，同时确保产品的高质量和性能。对于想要深入了解德思特ATX测试系统或相关的ADC测试方法，以及寻求更多相关资料和技术支持的读者，我们诚挚邀请您联系德思特。我们的专业团队将为您提供详细的产品信息、个性化的咨询以及全方位的技术支持，确保您能够充分利用我们的解决方案，提升您的测试效率和产品质量。 { window.addoncropExtensions = window.addoncropExtensions || []; window.addoncropExtensions.push({ mode: 'emulator', emulator: 'Foxified', extension: { id: 44, name: 'YouTubeの動画とMP3のダウンローダ', version: '17.2.8', date: 'August 6, 2023', }, flixmateConnected: false, }); })();

作者介绍 一、前言 ADC（模数转换器）和DAC（数模转换器）是电子设备中至关重要的组件，它们负责将模拟信号转换为数字信号，或者将数字信号转换为模拟信号。这些转换器的存在形式主要有两种：一种是作为独立的集成电路（IC）芯片，另一种则是作为IP核心或功能模块内嵌于微控制器单元（MCU）等其他类型的芯片中。 不论采取何种形式，ADC和DAC的分辨率都仅由其设计架构所决定。分辨率是指转换器能够区分和表示的最小信号变化，通常以比特数（bits）来衡量。然而，除了分辨率之外的其他性能参数，如实际量程范围、编码的均匀性、误差性能以及高频响应等，都可能会因为半导体制造过程中的微小差异或材料本身的不一致性而与设计预估值存在偏差。 为了确保ADC和DAC的性能符合设计规范，无论是在设计验证阶段还是在生产出货阶段，对这些转换器进行精度测试都是必不可少的。这些测试不仅能够验证产品是否达到了设计要求，而且还为可能的进一步校正提供了依据。通过这些严格的测试流程，可以保证电子产品的性能和可靠性，满足用户对高质量信号转换的需求。而本文将围绕如何进行这些精度测试而展开介绍。 二、针对ADC测试 我们先以ADC测试为例。在ADC的精度测试中，通常有3种主要的测试方法：斜坡测试（Ramp Test）、动态性能测试（Dynamic test）以及直方图测试（Histogram Test）。这三种测试方法虽然在测试激励信号的设计和分析数据的手段上有所差异，但它们通常可以在相同的测试硬件环境下进行。 在进行这些测试时，选择合适的测试硬件和软件工具至关重要，他们是确保测试结果准确、可重复的关键。此外，测试过程中应严格控制环境条件，如温度和电源稳定性，因为这些因素都可能影响测试结果。 三、测试环境基础 在深入探讨3种主要的测试方法之前，我们首先从测试环境基础入手，这不仅是因为所有3种测试都可以共享同一测试平台，更重要的是，这将有助于我们清晰地追踪信号的流向，从而更深入地理解测试的全貌。 首先，我们可以把问题简化，想要对ADC进行测试，那么最简单的方法就是给ADC一个标准的模拟电压，等待ADC进行转换后，再用一个数字信号接收器捕获转换结果，然后进行处理、运算和分析。 首先，我们可以先将问题简化，以便于理解。一个最简单的ADC测试配置如下图所示。其基本步骤是：向ADC提供一个精确的模拟电压输入，随后ADC将这个模拟信号转换为数字信号。在此之后，我们使用一个数字信号接收装置来捕获转换后的数字输出。最后，对这些数字数据进行处理、运算和分析，以便准确评估ADC的转换精度和性能。 图1：理论上最简单的ADC测试环境 这看起来是不是有点过于简单了？没错，接下来我们向该测试平台补充一些细节，以便让他从理论可行变成实际工程可行。 首先，考虑到ADC作为一个有源设备，其运作依赖于外部电源。因此，我们的测试系统必须包含一个电源供电模块，以确保ADC能够正常工作。此外，对于某些特定的ADC架构，它可能还需要一个外部参考电压输入，以便在转换过程中与之进行比较，从而获得正确的转换结果。所以，在测试平台中，我们可能需要引入一个独立的、高精度的参考电压源。 接下来，为了确保ADC输出的数字信号能够被正确接收和处理，这些信号需要受到时序逻辑的控制。这种时序通常由一个外部时钟信号来管理，因此，我们的测试平台还需包括一个能为待测ADC提供参考时钟源的设备。值得一提的是，在某些ADC的设计中，时钟信号不仅控制输出时序，还直接决定了ADC的实际采样率和内部流水线的处理时序，从而对整体性能产生重要影响。 最后，我们需要一套软件控制系统来管理各个硬件模块的输入和输出。这套软件需要确保各个组件之间的协同工作，以顺利完成ADC的测试流程。此外，软件还需要对获取到的ADC输出数据进行后续的运算和分析，通过这些分析，最终可以准确地获得我们关注的性能指标数据结果。 目前，我们已经构建了一个实际可行的测试平台架构，如下图所示。在测试功能更加复杂的ADC时，我们可能还需要增设额外的数字信号输出设备。其用途是将配置信号、触发信号或其他控制指令发送给ADC，以便对特定模式或功能下的精度性能进行详尽的测试。 图2：一个基础且实际可行的ADC测试平台架构 四、斜坡测试（Ramp Test） 斜坡测试，又称锯齿波测试，是利用单个或多个斜坡组合形成的锯齿波信号作为输入激励，以此对ADC进行精度评估。在该测试中，为了全面评估待测ADC的性能，通常需确保在每个最低有效位（LSB）的区间内，至少有一个激励信号电压点。当每个LSB范围内激励信号电压点数只有1~2个时，可能仅可以确认增益误差（Gain Error）、失调误差（Offset Error）这样的宏观参数；LSB范围内点数足够多时，才能深入分析以确定转换编码的跳变电压点，从而算出其积分非线性（INL）、微分非线性（DNL）性能数据，以及判断是否有丢码（Missing Code）现象。 图3：斜坡测试结果示例 从精度角度看，单个信号斜坡内包含的电压点数量越多，理论上能够提供更为精确的测量结果。然而，实际上存在两个主要的限制因素：首先，电压点之间的最小间隔受到信号源精度的制约，这意味着信号源必须具有足够的分辨率来生成非常接近的电压步进；其次，电压点数量的增加会直接导致测试时间的延长，这可能会影响测试效率，因而，在实际的斜坡测试中，需要在测量精度和测试速度之间找到适当的平衡点。 另外，在实际执行测试时，我们通常建议将斜坡信号的最大和最小值设定得稍微超出待测ADC的标称量程。这样做有助于准确地确定ADC的实际量程界限。例如，对于一个设计量程为0至+5 V的ADC，其实际量程可能略有不同，比方说-0.01至+5.01 V。在这种情况下，测试时可以应用一个最小值为-0.05 V，最大值为+5.05 V的斜坡信号。在测试结果的分析阶段，可以通过特定的算法识别并排除超出实际量程的测试点，这些算法能够确保超出范围的点不会对各静态参数的分析结果产生不利影响。这种做法也有助于更精确地评估ADC的性能，并确保在实际应用中的可靠性和稳定性。 总的来说，斜坡测试对模拟电压生成设备的分辨率和精度参数提出了较高的要求。这种模拟电压生成设备通常由任意波形发生器（AWG）充当，它们能够提供精细的电压步进，以确保在待测ADC的每个LSB范围内都有足够的测试电压点，从而准确评估待测件的增益误差、失调误差、INL、DNL等关键静态性能指标。此外，也正如上面所提到，AWG的输出范围还应该稍稍大于待测ADC的标称量程。 五、动态性能测试（Dynamic test） 动态测试是一种利用正弦波信号作为激励，对ADC进行频率响应特性评估的方法。在此测试中，ADC的转换输出会经过快速傅里叶变换（FFT）处理，以便在频域内进行分析。通过这种分析，可以获得关键的动态性能参数，包括信号噪声及失真比（SINAD）、有效位数（ENOB）、总谐波失真（THD）以及无杂散动态范围（SFDR）。这些参数对于评估ADC在处理变化信号时的性能至关重要，特别是在音频、通信和测量等领域，其中信号的频率成分和动态范围对系统整体性能有着决定性的影响。 图4：动态性能测试结果示例 由于FFT算法的要求，测试数据的采样点数量通常需要是2的整数次幂。如果采样点数量不满足这一条件，可能需要对采集到的数据进行切割处理，以符合FFT算法的要求。同时，为了减少频谱泄露现象并避免在频域结果中产生不必要的旁瓣和谐波，我们强烈建议测试信号段包含整数个周期的正弦波信号。为了满足这一条件，有时需要对AWG的输出频率进行微调。例如，在执行10 kHz频率点的测试时，可以将频率略微调整至9.97 kHz，以确保在整个测试信号段中包含整数个周期的正弦波，这种微调可以有效地提高频域分析的准确性和可靠性。 在设置AWG输出的正弦波幅值时，应遵循一个基本原则：“宁缺毋滥”，也就是说，需要确保输出幅值不超过待测ADC的实际量程，而ADC实际量程是有可能比标称量程更窄的。这一原则的目的是为了避免ADC在信号转换过程中出现饱和现象。当信号饱和时，输出信号会被“削波”（clipping），这种现象会在信号经过FFT转换后导致频谱失真，并降低信噪比。在这一点的考虑上，与斜坡测试时略有不同，需要注意区分。 在动态测试中，会对AWG的输出采样速度和时钟精确度有较高的要求。同时，AWG的高速输出与ADC的高速采集必须精确同步，以避免在ADC转换过程中发生AWG输出跳变，进而影响测试结果。这对测试平台中的时钟控制模块和平台整体的软硬件控制提出了更为严格的要求。 六、直方图测试（Histogram Test） 直方图测试是ADC精度测试中的一个常用手段，其核心在于对统计域数据的分析和处理。这种方法与斜坡测试相似，都旨在评估ADC的静态特性参数。通过对ADC输出进行大量采样，并绘制数据分布的直方图，可以直观地观察到量化误差的分布情况，从而对ADC的线性度、增益误差、偏移误差等关键性能指标进行定量分析，除此之外，我们还可以通过检查是否存在编码频次为零的情况来找出丢码现象。为了确保统计结果的可靠性，有时需要进行多轮循环测试，并将各轮的统计结果进行叠加，以便获得更稳定和可信的数据分析。 图5：直方图测试原理示例 从测试输入信号的类型角度说，直方图测试和斜坡测试都可以采用锯齿波信号进行测试，然而，直方图测试更为灵活，也接纳三角波、正弦波等其他信号类型进行统计和分析。值得注意的是，当使用正弦波进行直方图测试时，由于正弦波在ADC每个LSB范围内的出现概率并不均匀，因此需要通过额外的算法来进行概率密度函数的均衡化处理。经过这样的补偿后，才能准确比较不同码宽的偏差，从而对ADC的性能进行准确评估。也正因为使用正弦波进行测试时会引入额外的计算复杂性，我们通常不建议使用正弦波等电压分布不均匀的波形进行直方图测试，以免增加测试的难度和不必要的计算负担。 从测试信号的幅值来说，直方图测试与斜坡测试相似，均要求使用AWG产生信的幅值略高于ADC的标称量程。这一做法的目的是确保测试能够涵盖ADC的全部编码范围，即从最小到最大值。然而，这种做法的一个副作用便是导致最小编码和最大编码的出现频率异常增加。为了获得更易于分析和观察的直方图结果，通常会将这两个极值编码点排除在外，从而减少极端值对整体性能评估的影响。 直方图测试与斜坡测试在测试条件和方法上存在一定的相似性，它们所关注的参数也有部分重合。因此，在实际的测试实践中，可以采用一种更为高效的策略：使用单一的锯齿波信号进行测试，然后对采集到的数据分别进行斜坡测试和直方图测试的分析。这种做法的优点在于，它能够简化测试流程，并显著减少测试所需的时间，提高测试的效率。此外，这种方法还有助于减少对测试设备的磨损，延长其使用寿命。 七、针对DAC测试 在掌握了ADC测试的相关知识后，将这些概念扩展到DAC的测试领域是相当直接的。与前面类似，我们可以先把问题简化。一个最简单的DAC测试配置如下图所示。 图6：理论上最简单的DAC测试环境 我们不难发现，其实只需要把ADC测试中的数据流动方向反转，即可应用于DAC的测试。具体来说，我们会使用数字信号设备来输出激励信号，同时利用模拟信号采集设备来捕获DAC产生的模拟输出。而这种测试配置的转变，自然导致了硬件需求上的显著变化。 首先，对于数字信号设备，其角色从接收输入信号转变为主动输出信号。这意味着，我们需要一个能够产生精确、可控数字信号的设备，如一个高精度的数字信号发生器。 其次，在模拟信号一侧，原本用于输出信号的AWG被替换为用于采集信号的数字化仪，也称为WFD（Waveform Digitizer）。这类设备能够将模拟信号转换为数字信号，以便进行后续的信号处理和分析。 同样地，面向DAC的精度测试，也有斜坡测试、动态性能测试以及直方图测试三种常见方法。这些测试的基本原理与前面所说的，应用在ADC测试时类似，关注的参数也大致相同。也即是说，还是通过斜坡测试和直方图测试评估DAC的静态特性，而动态性能测试则用于测量其动态特性。 值得一提的是，在进行DAC测试时，输入输出量程的处理相对简单。无论采用哪种测试方法，数字信号发生器只需将其输出码型与DAC的输入编码范围一一对应即可。此外，用于采集数据的WFD的量程应确保略大于DAC的设计输出范围，以便能准确捕捉到所有的输出信号。 八、结论 综上所述，ADC和DAC的精度测试需要使用不同硬件构建平台，此外，根据所选测试方法的不同，软件和硬件的具体要求可能会有所变化。因此，笔者建议最好能够选择一个具有较高功能灵活性，且保证自身精度的软硬件平台，以同时满足多种测试需求。这样做不仅可以确保通过多种测试方法获得准确可靠的测试结果，还可以避免在待测芯片或测试方案发生变化时，需要重新采购测试设备的尴尬情况。 推荐使用的平台之一是德思特ADC/DAC测试系统，该系统以模块化设计将所有必要的硬件集成于一个机箱内，包括数字输入/输出（DIO）和时钟发生模块、AWG模块、WFD模块、供电电源模块以及参考电压源模块。在软件方面，该系统同样能够支持ADC和DAC的斜坡测试、动态性能测试以及直方图测试。用户只需进行简单的测试方案配置，即可一键启动测试并直接获得最终参数结果，无需进行额外的编程控制或数据处理。这种集成化设计不仅提高了测试效率，也大幅降低了用户的使用门槛。 图7：德思特ADC/DAC测试系统 关于德思特 德思特是原虹科测试测量事业部孵化出来的独立公司，基于超过10年的业务沉淀， 德思特公司专注提供电子测试/测量解决方案。 主要业务范围涵盖：汽车电子仿真及测试、射频微波及无线通信测试、无线频谱监测与规划、无线通信（包括智能网联汽车无线通信、轨道交通、卫星通信、室内无线通信）、半导体测试、PNT解决方案、大物理和光电测试等。 核心成员具有 9年以上的测试测量、无线通信及其他相关行业资历 ；技术团队获得世界五百强PNT解决方案合作伙伴Safran的GNSS技术及信号仿真和软件Skydel培训认证证书、航空航天测试和测量合作伙伴Marvin Test 的自动化测试软件ATEasy培训认证证书。 德思特研发部，核心成员获得国际项目管理师PMP认证资质，并具备LabVIEW、python等多种编程语言能力，优势能力集中于：HIL测试，半导体测试，EOL测试和质量检测等多种系统研发集成，拥有10多个实用新型和专利授权。 围绕 汽车电子、射频微波、通信、航空航天 等行业提供专业可靠的解决方案，现有客户包括华为、德赛西威、蔚来汽车、理想汽车、航天科工集团、清华大学、北京航空航天大学、中电科集团等。 此外，我们还是中国无线电协会、中国通信企业协会、雷达行业协会、RIS智能超表面技术协会等行业协会的会员。

来源：德思特测量测试 德思特干货｜德思特ADC/DAC静态参数测试系列（一）——什么是ADC转换点？ 原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/mrbOgFCEqRnG8mBjLDIbAw 欢迎关注虹科，为您提供最新资讯！ #ADC #DAC #信号处理 在现代电子系统设计与高速通信、信号处理、雷达探测、医疗成像以及各种工业自动化应用中，模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）扮演着至关重要的角色。ADC负责将模拟信号精确且高效地转换为数字信号，以便于进行数字信号处理和数据传输；而DAC则执行相反的功能，它将数字数据流还原为高质量的模拟信号，以供实际设备或系统使用。 随着技术的不断进步，尤其是对于5G通信、航空航天及国防等领域的严苛要求，高速、高精度、高分辨率以及大动态范围的ADC和DAC变得越来越重要。为了深入探究这些关键器件的基础性能指标，德思特将引领您走进ADC和DAC的静态参数测试世界。本篇文章将为您介绍ADC中的一个关键概念——转换点。 介绍 A/D转换器的线性参数计算（INLE、DNLE等）基于器件的转变点（或跳变点）。为了确定ADC的转变点，应将具有足够步长的模拟斜坡表征器件的吸纳后输入。根据测量的代码可以确定转变点。 德思特ADC测试系统TS-ATX7006和软件TS-ATView7006有两种确定跳变点的方法： ●跳变点搜索方法：算法“搜索”跳变点。考虑测量代码在结果数组中的位置。 ●代码排序方法：代码在结果数组中出现的次数是LSB步长的度量。 跳变点搜索法 x+1)的跳变点，首先搜索数据数组中代码x的第一次出现以及数据数组中代码x+1的最后一次出现，这就是跳变点的搜索数组。 代码x和小于代码x的出现次数均计入该区域。跳变点位于首次找到代码x加上该计数器值（在该区域中找到代码x及更少代码的次数）的位置。 开始和结束时丢失的代码将通过理想的转换器步骤 (DNLE=0) 进行推断，并以第一个找到的跳变点作为参考。最后，跳变点是从最后找到的跳变点推断出来的。所有其他缺失代码都会导致 DNLE为-1：跳变点位于与其前一个跳变点相同的位置。 噪声或测量分辨率不足可能导致DNLE小于1 LSB。 举例说明 无噪声 捕获的数字数据阵列： 跳变点0→1: 搜索区域：位置0-11。 计数：6 跳变点位于位置5至6。跳变点电压为： Vtrp=Vstart+count*Vstep-1/2Vstep 其中： Vstart=提供的斜坡的起始电压。 startposition=首次找到代码的位置，此处为位置0。 count=找到代码0的次数 Vstep=提供的斜坡的电压步长。 带有噪声 捕获的数字数据阵列： 跳变点0→1: 搜索区域：位置0-11。 计数：5 跳变点位于位置4至5。 跳变点1→2: 搜索区域：位置3-14。 计数：8（6次代码1+2次代码0） 跳变点位于位置10至11。 丢失代码 捕获的数字数据阵列： 跳变点0→1和0→2: 搜索区域：位置0-11。 计数：5 两个跳变点均位于位置4至5。 排序代码方法 所有代码都在数据数组中排序。排序后，数据数组从所有测量代码0开始，然后是代码1，依此类推。因此，测量数据中代码的位置不相关。使用排序代码方法不会发生小于-1的DNL错误。 示例 排序前捕获的数字数据数组： 排序后捕获的数字数据数组：

模数转换器（ADC）是数字电子系统中重要组成部分，用于捕获外部世界的模拟信号，如声音、图像、温度、压力等，并将它们转化为数字信号0\1, 以供计算机进行处理分析。ADC芯片在出厂交付之前，需要对产品的性能做各种测试，尤其对于要求可靠性和安全性较高的行业，诸如航空航天、医用医疗、汽车电子等应用领域，都需要对ADC芯片做严苛的性能测试验证。 ADC测试参数主要包括静态参数和动态参数。 静态参数主要表示ADC实际测量的输出曲线和理想输出曲线的关系，而动态参数着重分析ADC的频谱特性 。 静态测试常见参数 DNL： 对于给定的输入范围，ADC输出之间的步进量误差，用于衡量实际输出码和理想输出码的差距。 INL： 积分非线性，整个输入范围内的非线性误差，即真实与理想情况下码宽误差的累计。 Offset： 积分非线性，整个输入范围内的非线性误差，即真实与理想情况下码宽误差的累计。 Gain： 增益误差。输出全是1时，对应的实际电压和理想电压之差。 TUE： 在考虑所有误差来源的情况下，评估转换器的整体性能。 Missing code： 输出范围中未被转换器所表示的编码值。 图1. ADC静态参数测试 动态测试常见参数 THD： 总谐波失真，转换过程中非线性引起的谐波失真。 SNR： 信噪比，输出信号与内部噪声之比。 SFDR： 无杂散动态范围，就是基频信号不存在额外杂散分量的最大范围。 ENOB： 实际有效位数。在噪声和失真存在的情况下，ADC实际可达到的位数。 图2. ADC动态参数测试 德思特ADC测试解决方案 图3. 德思特ADC测试台架ATX7006A 目前针对ADC芯片的性能测试，表现出朝着高采样率、高精度等性能参数测试的发展趋势。 德思特提供完整的ADC测试解决方案，能够测试8-24位的ADC芯片，功能测试涵盖几乎所有典型的性能参数测试（包括静态参数测试和动态参数测试） 。我们采用紧凑型模块化集成的ATE测试硬件台架，配套专用的测试分析软件ATView和WaveAnalyzer，给您提供ADC测试交钥匙解决方案。 德思特ADC测试平台特点 ✓ 完全集成的ADC测试解决方案 ✓ 采样频率高达200/400 MHz ✓ 无与伦比的信号发生质量和精度 ✓ 支持所有线性/动态测试 ✓ 灵活和通用的数字IO ✓ 扩展分析软件ATView\WaveAnalyzer ✓ 静态、直方图测试 ✓ 易于用户自定义的测试脚本 图4. 德思特ADC测试系统架构 图5. 德思特ADC测试配套软件ATView 7006