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第七章高速高精度adc的测试结果
第七章 高速高精度ADC的测试结果
第一节 测试条件
7-1-1 测试电路原理框图
ADC测试电路的原理框图如图7-1-1所示,A/D转换板可接收两路输入信号,并通过合成器(combiner)把两路信号相加。合成器采用的是Mini-Circuits公司的SCP-2-1,其带宽为0.1~400MHz,该A/D板可实现一路信号的输入或两路信号的相加输入。转换出的数字信号经输出缓冲器后输出到数据缓冲板。PC机可将数据缓冲板中的数据读入并进行分析处理。
图7-1-1 测试电路原理框图
模拟输入信号可以分别通过两个SMA端口接入测试系统,两路输入信号通过一个无源合成器合成为一路信号,无源合成器能确保相加后的信号有最小的畸变。对于高速、大动态范围的ADC来说,其模拟信号输入端和时钟输入端均采用差分输入,所以本系统采用变压器耦合时钟信号和模拟信号。这样可以把单端信号转变为双端差分信号,并使热噪声得到最大程度的抑制。ADC芯片是Analog Device公司的AD6644,其分辨率为14bit,最高采样率为65MHz。ADC的输出经数据锁存器锁存后存入SRAM。当SRAM存满时可发出Full信号,PC机在检测到这个信号后,即可通过ISA总线把SRAM中的数据读入。PC机则负责数据分析和处理。
7-1-2信号源
为了测试14bit的ADC,必须选用高精度的信号源作为参考信号。在这里采用的信号源是HP E4420B,其带宽为250KHz~2.0GHz。它属于HP ESG系列信号发生器,其频率纯度主要指标如下:
SSB Phase Noise (typical, at 20kHz offset)
at 500MHz: -120dBc/Hz
at 1000MHz: -116dBc/Hz
at 2000MHz: -104dBc/Hz
Harmonics ((+4dBm output level): -30dBc
Nonharmonics (3kHz offset, +7dBm output level)
250kHz to 1000MHz: -65dBc
1000MHz to 2000MHz: -59dBc
Subharmonics
( 1000MHz: None
1000MHz: -40dBc
从以上指标来看,信号源的谐波分量还比较大( -30dBc),必须用滤波器将其滤除。
7-1-3带通滤波器
带通滤波器是用来滤除信号源输出中的谐波分量。由于被测的ADC为14bit,这就要求带通滤波器的阻带衰减在80dB以上。为了能测试各种频段的信号,我们做了三种带通滤波器,其频率特性如下:
中心频率 带宽 阻带衰减
6MHz 2MHz 80dB
16MHz 5MHz 80dB
59MHz 10MHz 80dB
三种带通滤波器的频率响应如图7-1-2、图7-1-3和图7-1-4所示:(频率响应的测试仪器为HP8714ET 300kHz~3000MHz RF Network Analyzer)
图 7-1-2 中心频率为6MHz,带宽2MHz的带通滤波器
图 7-1-3 中心频率为16MHz,带宽5MHz的带通滤波器
图 7-1-4 中心频率为59MHz,带宽10MHz的带通滤波器
分析和处理软件
分析处理软件运行在Windows 95/NT环境下,它的主要功能包括时域显示被采集的数据;对数据作谱分析后频域显示被处理的数据;信噪比(SNR)的计算;谐波(Harmonic)的计算;无伪波动态范围(SFDR)的计算。其中FFT的长度可为1K~128K.。
7-1-5 ADC芯片和晶振
ADC芯片为ADI公司的AD6644,其系列号为635559 9942。
晶体振荡器采用两个普通的晶振,其输出频率分别为64MHz(CTS CXO63HC) 和20MHz(HJ04EY)。
第二节 基本测试结果
基本测试是在两种不同采样频率下,测试三种输入信号频率的结果,其中FFT的长度为16K,输入信号幅度为-1dBFS 。AD6644的AVCC供电电压为5 V。
20MHz采样频率下的基本测试结果
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