ADC参数解释和关键指标

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1、第五章ADC静态电参数测试（一）翻译整理：李雷本文要点：ADC的电参数定义ADC电参数测试特有的难点以及解决这些难题的技术ADC线性度测试的各类方法ADC数据规范（DataSheet）样例快速测试ADC的条件和技巧用于ADC静态电参数测试的典型系统硬件配置关键词解释失调误差Eo（OffsetError）：转换特性曲线的实际起始值与理想起始值（零值）的偏差。增益误差EG（GainError）：转换特性曲线的实际斜率与理想斜率的偏差。（在有些资料上增益误差又称为满刻度误差）线性误差Er（LinearityError

2、）：转换特性曲线与最佳拟合直线间的最大偏差。（NS公司定义）或者用：准确度EA（Accuracy）：转换特性曲线与理想转换特性曲线的最大偏差（AD公司定义）。信噪比(SNR):基频能量和噪声频谱能量的比值。一、ADC静态电参数定义及测试简介模拟/数字转换器（ADC）是最为常见的混合信号架构器件。ADC是一种连接现实模拟世界和快速信号处理数字世界的接口。电压型ADC（本文讨论）输入电压量并通过其特有的功能输出与之相对应的数字代码。ADC的输出代码可以有多种编码技术（如：二进制补码，自然二进制码等）。测试ADC器件

3、的关键是要认识到模/数转换器“多对一”的本质。也就是说，ADC的多个不同的输入电压对应一个固定的输出数字代码，因此测试ADC有别于测试其它传统的模拟或数字器件（施加输入激励，测试输出响应）。对于ADC，我们必须找到引起输出改变的特定的输入值，并且利用这些特殊的输入值计算出ADC的静态电参数（如：失调误差、增益误差，积分非线性等）。本章主要介绍ADC静态电参数的定义以及如何测试它们。Figure5.1：Analog-to-DigitalConversionProcess.AnADCreceivesananalog

4、inputandoutputsthedigitalcodesthatmostcloselyrepresentstheninputmagnituderelativetofullscale.1．ADC的静态电参数规范ADC的静态电参数主要验证器件的输入-输出转换曲线符合设计（理想）曲线的程度。如Figure5.2所示：一个线性的ADC转换特性是一系列沿着一条理想直线的阶梯波形；对于一个理想的ADC器件，一个特定的输出代码对应1LSB宽度的输入电压。Figure5.2：ADCLinearitySummary.Thec

5、onceptofcodewidths,codetransitions,andLSBsizeareillustrated理想ADC在1个LSB范围内的任何输入电压只对应一个唯一的输出数字代码，也就是说1LSB范围内的无限多的输入电压对应的输出代码是稳定不变的。重要知识点：ADC输入-输出对应关系为“线对点”，而DAC和大多数模拟器件的输入-输出的对应关系为“点对点”。因此通过对被测试ADC的输入施加固定输入电压并检测输出代码的传统测试方法来精确测试ADC器件的静态参数是不可能的。结论：施加“单一”输入电压并监测输

6、出代码的传统方法无法精确测试ADC的静态电参数。跳变电压（TransitionVoltages）有一定电路测试基础的技术人员都知道，大多数模拟器件的电参数测试都通过对DUT的输入端施加合适的激励，随后测试输出响应来完成。既然ADC器件的输出为数字代码，那么就没有响应的输出电压值的测量，而ADC器件独有的“多对一”特性，又使得其无法按传统方式进行测试；因此必须找到特定的输入电压值，在该输入电压的激励下使得ADC的输出完成在相邻代码间的跳变。这个特定的输入电压值就是跳变电压（有些资料也称为跃迁电压）。跳变点提供了模

7、拟输入与数字输出代码两者之间唯一的、精确的相互联系，而ADC的各个跳变电压也决定的ADC的线性度。测试ADC的基本方法就是对器件的输入端施加连续变化的模拟电压激励，监测器件的输出代码，一旦输出代码发生跳变，立即记录相应的输入电压值。这种测试方法的概念类似与数字器件的“matchmode”测试。需要特别注意的是两个特殊的输入跳变电压，一个被称为零刻度跳变电压点（VZST简称：零刻度跳变点），一个被称为满刻度跳变点（VFST）。这两个跳变点对应的模拟输入电压被用于计算ADC的满刻度范围（FSR）和最小有效位（LSB

8、）。最小有效位值（LSBSIZE）ADC器件理想的LSB通过器件技术规范中的满刻度范围（FSR）除以器件的总输出代码数计算得到的。LSBIDEAL=FSR/2bits（5.1）然而在测试具体器件时，平均的LSB值是由该器件的“主体”实际转换曲线计算得出的。具体的说：被测ADC的平均LSB值是由VFST和VZST两个跳变点之间的电压范围除以这两个跳变点之间的输出代码数得出。如Figure