?前一章詳解了DAC靜態(tài)參數(shù)計(jì)算，從偏移誤差、增益誤差到INL/DNL，再到未調(diào)整總誤差（TUE），一文掌握D/A轉(zhuǎn)換器的關(guān)鍵性能指標(biāo)。

【前文回顧】技術(shù)干貨 | DAC靜態(tài)參數(shù)計(jì)算全解析：從偏移誤差到總未調(diào)整誤差-CSDN博客

本章將介紹ATX7006上的線性計(jì)算和AD/DA的動(dòng)態(tài)分析：

ATX7006上的線性計(jì)算

可使用命令CALC_LIN在ATX7006上進(jìn)行線性度計(jì)算。線性度計(jì)算可針對(duì)從DIO模塊（A/D轉(zhuǎn)換器測(cè)試）或WFD（D/A轉(zhuǎn)換器測(cè)試）采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行。

線性度計(jì)算可通過以下命令配置：

●CALCOPT_LIN_AD：最佳擬合/端點(diǎn)計(jì)算（ADC測(cè)試）、跳變點(diǎn)搜索方法、斜坡削波。

● CALCPARAM_LIN_AD：ADC參數(shù)、施加的輸入信號(hào)參數(shù)。

●CALCPARAM_LIN_AD_EXT：1/2LSB偏移量、接口偏移和增益參數(shù)。

●CALCOPT_LIN_DA：最佳擬合/端點(diǎn)計(jì)算（DAC測(cè)試）。

● CALCPARAM_LIN_DA：DAC位數(shù)、施加的輸入信號(hào)參數(shù)、接口偏移和增益參數(shù)。

可通過以下命令獲取結(jié)果：

● MR_LIN：積分非線性誤差（INLE）、差分非線性誤差（DNLE）、總未調(diào)整誤差（TUE）、偏移、增益等。

● MR_LIN_ERR_AD：ADC誤差繪圖數(shù)組結(jié)果。

● MR_LIN_MC：ADC缺失碼數(shù)組結(jié)果。

● MR_LIN_TRIP：ADC跳變點(diǎn)數(shù)組結(jié)果。

● MR_LIN_ERR_DA：DAC誤差繪圖數(shù)組結(jié)果。

當(dāng)系統(tǒng)處于“生產(chǎn)模式”時(shí)，在測(cè)試（MX）后將進(jìn)行計(jì)算。使用命令PMODE將系統(tǒng)設(shè)置為生產(chǎn)模式。在斜坡測(cè)試、MT1（A/D測(cè)試）或MT11（D/A測(cè)試）后進(jìn)行線性度計(jì)算?？墒褂妹頜查詢結(jié)果。

TS-ATX7006

ATView7006的WaveAnalyzer也可進(jìn)行線性度分析。按下相應(yīng)按鈕（如B.FIT、TUE、ENDP等）?？蓮牟藛巍癘ptions選項(xiàng)”->“LinearityMeasurementSettings線性度測(cè)量設(shè)置”調(diào)整設(shè)置。

AD/DA的動(dòng)態(tài)分析

1、傅立葉變換

1.1簡介

動(dòng)態(tài)測(cè)試是鑒定A/D和D/A轉(zhuǎn)換器的方法之一。將信號(hào)（主要是正弦波）施加到被測(cè)設(shè)備上，然后使用傅立葉變換算法分析捕獲的結(jié)果。本章將介紹有關(guān)傅立葉變換算法的一些背景信息。

1.2實(shí)驗(yàn)

在現(xiàn)實(shí)生活中，每個(gè)信號(hào)都是正弦波之和。下圖將更清楚地說明這一點(diǎn)。例如，選擇鋸齒波信號(hào)并按下“添加正弦波”按鈕。添加的正弦波越多，信號(hào)就越像鋸齒波信號(hào)。數(shù)學(xué)公式顯示在圖表的右上角。要顯示信號(hào)的頻譜，請(qǐng)按“顯示頻譜”按鈕。方波和三角波也可重復(fù)此實(shí)驗(yàn)。

1.3原理

傅立葉變換基本上是將信號(hào)（分析）與不同頻率的正弦波和余弦波進(jìn)行比較。數(shù)學(xué)比較由乘積求和組成（例如，結(jié)果=信號(hào)*sin(x)+信號(hào)*sin(2x)+......等）。對(duì)采樣數(shù)據(jù)（N個(gè)樣本）進(jìn)行（離散）傅立葉變換（或DFT）需要N*N次運(yùn)算。不過，有一種將信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻譜的更快方法。如果采樣個(gè)數(shù)是2的冪次，則可以執(zhí)行（弧度2）快速傅立葉變換(FFT)。運(yùn)算次數(shù)減少為N*log(N)。弧度為4的FFT算法甚至?xí)煲恍?，但需?次冪采樣。

FFT或DFT的結(jié)果包括虛部和實(shí)部。虛部是正弦比較的結(jié)果，實(shí)部是余弦比較的結(jié)果。只進(jìn)行正弦比較也稱為離散正弦變換（DST）。只有余弦的比較也稱為離散余弦變換（DCT）。在上圖中可以看到虛部和實(shí)部。這些數(shù)據(jù)元素已歸一化，即除以N（樣本數(shù)）。相位是虛部和實(shí)部之間的夾角=arctan（虛/實(shí)）。

要檢測(cè)信號(hào)的實(shí)頻，采樣頻率必須至少為2*符號(hào)頻率。因此，如果每個(gè)正弦的采樣次數(shù)等于或小于2，傅立葉變換就無法檢測(cè)到信號(hào)的實(shí)際頻率。頻率高于采樣頻率的一半（或小于2個(gè)采樣/正弦）將在頻譜中顯示為鏡像信號(hào)。如圖所示：按下“顯示頻譜Showspectrum”按鈕并添加正弦信號(hào)。鋸齒波的第六個(gè)正弦波（或方波的第三個(gè)正弦波）將顯示為鏡像頻率。

頻譜輸出

傅立葉變換的結(jié)果將轉(zhuǎn)化為可讀數(shù)據(jù)。上圖可以以不同方式顯示傅立葉變換的結(jié)果：

Vpeak：峰值電壓（或代碼）的計(jì)算公式為:

Vrms：RMS電壓（或代碼）的計(jì)算公式為：

dBc：dBc表示相對(duì)于載波的分貝。因此載波始終為0dB。每個(gè)頻譜分區(qū)的dBc值由以下公式計(jì)算得出：

相位：每個(gè)頻譜分區(qū)的相位計(jì)算公式為：

頻率分辨率：X軸的頻率分辨率或步長由采樣頻率和采樣數(shù)量決定：

2、動(dòng)態(tài)參數(shù)計(jì)算

根據(jù)頻譜結(jié)果可以計(jì)算出以下參數(shù)：

其中：

其中，c代表載波頻段的幅度（即“信號(hào)”），d代表所有失真頻段的總和，n代表所有噪聲頻段的總和。載波頻段的位置等于在采集窗口內(nèi)載波的周期數(shù)。在圖中，周期數(shù)為5，載波的頻段位置為5（分區(qū)0為直流分量）。

2.1信納比（SINAD）與有效位數(shù)（ENOB）

信納比（SINAD）指信號(hào)與噪聲及失真之比，是信號(hào)（或載波）與所有其他頻譜頻段的比值。有效位數(shù)（ENOB）由SINAD計(jì)算得出。對(duì)于輸入滿量程正弦波輸入的線性ADC，其理論最大信納比由量化噪聲（或DAC的分辨率）決定，約為6.02n+1.76dB。在一個(gè)完全線性但有噪聲的系統(tǒng)中，信納比（SINAD）和信噪比（SNR）可互換。

2.2信噪比（SNR）

信噪比（SNR）指信號(hào)（或載波）與所有噪聲頻段的比值。噪聲頻段是指除載波、諧波或直流以外的所有頻段。

隨著頻率升高，信噪比通常會(huì)降低，因?yàn)锳DC內(nèi)比較器在較高輸入轉(zhuǎn)換速率下精度會(huì)下降，這種精度損失在ADC輸出端表現(xiàn)為噪聲。在A/D轉(zhuǎn)換器中，噪聲主要來自四個(gè)方面：（1）量化噪聲；（2）轉(zhuǎn)換器自身產(chǎn)生的噪聲；（3）應(yīng)用電路噪聲；（4）抖動(dòng)。

量化噪聲源于量化過程，即給一系列輸入值分配輸出代碼的過程。量化噪聲的幅度隨分辨率提高而降低，因?yàn)樵诟叻直媛氏翷SB的大小更小，從而減小了最大量化誤差。對(duì)于輸入滿量程正弦波的線性ADC，其理論最大信噪比由量化噪聲（對(duì)于DAC則是分辨率）決定，定義為)，約為6.02n+1.76dB。在完全線性但有噪聲的系統(tǒng)中，信納比（SINAD）和信噪比（SNR）可互換。

應(yīng)用電路噪聲是由于電路設(shè)計(jì)和布局方式，轉(zhuǎn)換器所感知到的噪聲。在輸入接近滿量程之前，信噪比隨輸入幅度增加而增大。在輸入信號(hào)接近滿量程之前，信噪比與輸入信號(hào)以相同速率增加，即輸入信號(hào)幅度增加1dB會(huì)使信噪比增加1dB。這是因?yàn)殡S著信號(hào)幅度增大，步長在總信號(hào)幅度中所占比例變小。然而，當(dāng)輸入幅度開始接近滿量程時(shí)，信噪比相對(duì)于輸入信號(hào)的增加速率會(huì)下降。

在較高頻率下，由于抖動(dòng)的影響加劇，信噪比性能會(huì)降低。

2.3總諧波失真（THD）

總諧波失真（THD）是失真頻段與信號(hào)（或載波）的比值。諧波是載波的倍數(shù)?？赏ㄟ^命令CALCOPT_DYN的參數(shù)o配置被認(rèn)定為諧波的頻段數(shù)量，默認(rèn)諧波頻段數(shù)量為7。諧波可能是鏡像頻段。

2.4無雜散動(dòng)態(tài)范圍（SFDR）

無雜散動(dòng)態(tài)范圍是指信號(hào)與頻譜中峰值最高的任何其他信號(hào)（雜散信號(hào)）之間的dB差值。

2.5峰值失真

指最高的失真頻段。