基于參數(shù)譜估計(jì)的高速高精度ADC測(cè)試算法研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、近年來(lái)，模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)向著高速高精度方向飛速發(fā)展，其發(fā)展的同時(shí)也極大地推動(dòng)了ADC測(cè)試算法的研究和創(chuàng)新。然而這些年，如何實(shí)現(xiàn)高速高精度ADC的快速測(cè)試已經(jīng)成為當(dāng)前亟待解決的問(wèn)題，原因在于已有的國(guó)際測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試高速高精度ADC時(shí)所需的測(cè)試時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，嚴(yán)重限制了其在工程批量測(cè)試領(lǐng)域中的應(yīng)用。因此，出于測(cè)試成本角度考慮，在保證可接受的測(cè)量精度下，實(shí)現(xiàn)高速高精度ADC的快速測(cè)試目前已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外混合信號(hào)測(cè)試領(lǐng)域的熱點(diǎn)研究課題之一。
　

2、　本文對(duì)傳統(tǒng)的純靜態(tài)參數(shù)譜估計(jì)算法進(jìn)行研究和改進(jìn)，采用迭代方式優(yōu)化輸入信號(hào)的頻率估計(jì)問(wèn)題，同時(shí)構(gòu)建動(dòng)態(tài)輸入輸出特性曲線模型實(shí)現(xiàn)高頻信號(hào)輸入下高速高精度ADC非線性的快速測(cè)試。針對(duì)高速高精度ADC，本文首先同時(shí)采用第一類和第二類切比雪夫多項(xiàng)式對(duì)其動(dòng)態(tài)輸入輸出特性曲線建模，并由此得到輸出碼值與模擬輸入值的關(guān)系。隨后基于該模型利用高頻正弦信號(hào)輸入下采集的ADC輸出數(shù)字碼和已知的激勵(lì)信號(hào)信息建立一組矩陣方程，并利用最小二乘擬合方法（Least-

3、squares fitting，LS）進(jìn)行求解，最后快速獲得擬合的動(dòng)態(tài)輸入輸出特性曲線及對(duì)應(yīng)的動(dòng)態(tài)INL估算結(jié)果。實(shí)現(xiàn)快速測(cè)試的最直接代價(jià)在于一定程度上降低了測(cè)試結(jié)果精度，為此，還重點(diǎn)對(duì)影響本文算法中誤差模型的采樣點(diǎn)數(shù)、模型階數(shù)等因素進(jìn)行了仿真分析，并繪制出了誤差最優(yōu)估計(jì)仿真圖。最后本文選擇分辨率為14和16比特的ADC作為仿真對(duì)象，并采用ADI公司的14比特，采樣率達(dá)125 MSPS的高速高精度AD9648進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，非相

4、干采樣并采用誤差最優(yōu)估計(jì)測(cè)試條件，即實(shí)際采樣點(diǎn)數(shù)為8000，模型階數(shù)為60時(shí)，6 MHz和10 MHz頻率輸入下基于本文動(dòng)態(tài)參數(shù)譜估計(jì)方法獲得的動(dòng)態(tài)INL估算誤差最大值分別為0.3849 LSB和0.3885 LSB，相比于頻域動(dòng)態(tài)估算測(cè)試結(jié)果，其估算精度分別提高了51.6％和58.8％。此外，在達(dá)到本文預(yù)期指標(biāo)的情況下，基于本文方法所需的采樣點(diǎn)數(shù)遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)直方圖方法所需的2％，大大減少了測(cè)試時(shí)間。
　　本文動(dòng)態(tài)參數(shù)譜估計(jì)方法在測(cè)