2025年高速ADC的性能测试.pdfVIP

天行健，君子以自强不息。地势坤，君子以厚德载物。——《周易》

一.高速ADC的性能测试

[···2025-12-11]来源：电子技术应用作者：王卫江陶然[字体：大中小]

摘要：针对某信号处理机中的高速A/D转换器（ADC）的应用，利用数字信号

处理机的硬件平台，采用纯正弦信号作为输入信号，用数字信号处理器（DSP）

控制采样，并将A／D转换后的数据存储，进行FFT变换，进而来分析ADC的

信噪比及有效位数。该测试方法具有全数字、可编程、精确度高等优点，是较为

先进的测试方法。

关键词：AD转换器信噪比有效位数FFTDSP

目前的实时信号处理机要求ＡＤＣ尽量靠近视频、中频甚至射频，以获取尽

可能多的目标信息。因而，ＡＤＣ的性能好坏直接影响整个系统指标的高低和性

能好坏，从而使得ＡＤＣ的性能测试变得十分重要。

ＡＤＣ静态测试的方法已研究多年，国际上已有标准的测试方法，但静态测

试不能反映ＡＤＣ的动态特性，因此有必要研究动态测试方法。动态特性包括很

多，如信噪比（ＳＮＲ）、信号与噪声＋失真之比（ＳＩＮＡＤ）、总谐波失真

（ＴＨＤ）、无杂散动态范围（ＳＦＤＲ）、双音互调失真（ＴＴＩＭＤ）等。

本文讨论了利用数字方法对ＡＤＣ的信噪比进行测试，计算出有效位数，并通过

测试证明了提高采样频率能改善ＳＮＲ，相当于提高了ＡＤＣ的有效位数。在本

系统中使用了ＡＤ９２２４，它是１２ｂｉｔ、４０ＭＳＰＳ、单５Ｖ供电的流

水线型低功耗ＡＤＣ。

１测试系统原理

传统的动态测试方法是用高精度ＤＡＣ来重建ＡＤＣ输出信号，然后用模拟

方法分析（如图１所示）。但这样的测试方法复杂、精度低、能测试的指标有限。

国外从２０世纪７０年代起研究用数字信号处理技术对ＡＤＣ进行动态测试，主

要方法有正弦波拟合法[１]、ＦＦＴ法[２～３]、直方图法[４]等，而国内这方面

的研究则刚刚起步。

志不强者智不达，言不信者行不果。——墨翟

本文介绍的测试系统是利用作者开发的数字信号处理机中的ＤＳＰ及其仿真

系统来进行数据的采集、存储、处理及显示，从而构成可编程、数字化的ＡＤＣ

性能测试系统。

在该信号处理机中，首先采用两路ＡＤＣ进行Ｉ、Ｑ正交采样；然后用ＤＳ

Ｐ并行系统进行数据的ＦＦＴ运算、求模以及恒虚警处理；最后将结果通过并口

传给笔记本电脑进行显示。实时信号处理机原理框图如图２所示。其中，ＤＳＰ

芯片是ＡＤＳＰ２１０６０，主频为４０ＭＨｚ。它可以通过ＪＴＡＧ接口与Ｐ

Ｃ机相连。ＰＣ机上运行ＤＳＰ的在线仿真软件，能够实时地控制ＤＳＰ的运行，

并将处理结果以数据或图形的方式显示或存储起来。

前面讲过，过去对ＡＤＣ进行测试是用模拟方法(如图１)，并且需要高性能

的Ｄ／Ａ转换器。现在则利用计算机进行数字信号处理，可以实现数字化的测试。

现取处理机中的一路ＡＤＣ搭建测试系统，如图３所示。

在本测试系统中，使用信号发生器产生单频正弦信号，ｆ＝１．８６２５Ｍ

Ｈｚ。采样频率ｆｓ由可编程逻辑器件（ＥＰＬＤ）产生，可产生的采样时钟频

率为３．７２５ＭＨｚ和７．４５ＭＨｚ两种，可对正弦信号进行整数倍采样（２

倍和４倍）。这里将正弦信号采样数据取为２５６个来进行处理。]

２ＡＤＣ动态指标

２．１信噪比

对于理想的ＡＤＣ来说，在奈奎斯特带宽内的噪声电压有效值可表示为ｑ／

根号12。ｑ表示最低位码的权值，即ＡＤＣ的量化电压，该值与输入信号的幅