简单看懂ADC测试

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。
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 。

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

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。
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。
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 -

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。

第2点 · 单端平衡式输出
- APx 555B -

• 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

第3点 · ADC测试模式
- APx 555B -

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。
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。

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。
APx555B拥有全面的数字接口:
• AES3, SPDIF, TOSLINK;
• DSIO
• Bluetooth
• HDMI
• PDM

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——

“最后,
奉上ADC和DAC的
连接示意图。”
[ 连接演示 ]


下一篇

网络技术无连接与面向连接

弱电工程

网络技术无连接与面向连接

前面讲述的交换技术指的是网络核心一交换设备中使用的交换技术。而网络技术(Networking Mode)指任意用户之间通信时,在网络内各节点间实现其通信的方式。网络技术分为无连接和面向连接两大类。无连接指不需要事先建立连接就可进行通信的方式... ...

相关内容

最简单zvs升压电路及讲解

最简单zvs升压电路及讲解

ZVS即所谓零电压开关(ZVS)/零电流开关(ZCS)技术,或称软开关技术,小功......

弱电工程

2022-11-18

继电器什么功能和作用?新手也能看懂

继电器什么功能和作用?新手也能看懂

继电器是一种电控制器件,是当输入量的变化达到规定要求时,在电气输出电路中使被控量......

弱电工程

2022-11-16

ADC基础及不同ADC技术的比较分析

ADC基础及不同ADC技术的比较分析

这个世界既是模拟的,也常常被我们切割成一个个数字碎片。随着通信数字化和计算能力的......

弱电工程

2022-11-15