Методика измерения характеристики преобразования АЦП

В настоящее время известно много способов контроля качества серийно выпускаемых АЦП. Однако когда дело касается только что разработанного в лаборатории изготовленного для испытаний кристалла, зачастую требуется гораздо более тщательный подход к проведению измерений. При этом возникает много проблем, связанных с тем, чтобы, с одной стороны, обеспечить требования по точности и стабильности измерительных устройств, с другой - добиться, возможно, большей скорости измерений.

Наиболее распространенным способом, использующимся в большинстве методик, стало применение ПК и сопрягающих его с АЦП периферийных устройств.

Весь измерительный комплекс состоит, как правило, из следующих частей: внешнее устройство, работающее в соответствии с данной методикой, к которому и подключается используемый АЦП; адаптер ввода-вывода для сопряжения с ПК; программа, содержащая протоколы обмена с портом в/в и обеспечивающая обработку данных по этой методике. Скорость обработки данных обычно зависит от мощности ПК, использующихся протоколов обмена и способов вычисления конечного результата.

Основные статические параметры АЦП, представляющие интерес, это: характеристика преобразования (зависимость между значениями входного аналогового напряжения и выходного кода), напряжение межкодового перехода (НМП), шаг квантования ХП, напряжение смещение нуля, нелинейность, дифференциальная и интегральная нелинейности.

Существуют различные методы измерения этих характеристик, в большинстве широко известных методов используется подаваемое на вход АЦП либо линейно изменяющееся во времени напряжение (треугольные либо пилообразные импульсы), либо синусоидальные колебания, охватывающие весь рабочий диапазон АЦП с последующим вычислением спектра преобразованного сигнала с помощью быстрого преобразования Фурье.

Недостатки этих методов очевидны. В первом случае возникает проблема получения хорошего линейно нарастающего или спадающего напряжения. Во втором - проблема хорошей фильтрации синусоидального сигнала из-за нелинейности отдельных дискретных элементов фильтра. При этом собственные гармоники испытательного сигнала примешиваются к гармоникам, получающимся из-за нелинейности преобразования самого АЦП. В результате полученный спектр не дает полной информации о коэффициенте нелинейных искажений АЦП. Большинство методик обходит также получение полной ХП АЦП (всех dUi от Uвхmin до Uвхmax) из-за большого количества времени, уходящего на прохождение всей характеристики в многоразрядных АЦП. Такие методы используют, например, измерения напряжений, соответствующих отдельным переходам 2ⁿ (n [1;N]; N - число разрядов АЦП).

Распространенным методом получения сигналов специальной формы стало применение достаточно линейных цифро-аналоговых преобразователей, на вход которых подается последовательность кодов с ПК или другого устройства. При этом можно добиться синусоидального сигнала с малым коэффициентом гармоник. Но тогда, возможность испытать АЦП с большим числом разрядов ограничивается разрядностью ЦАП, и возникает парадокс "Щита и копья", когда появляется необходимость оценить искажения, вносимые самим ЦАП с помощью более прецизионного АЦП.

Интересное из раздела

Шлюз ZigBee и GPRS
Беспроводные сенсорные сети получили большое развитие в последнее время. Такие сети, состоящие из множества миниатюрных узлов, оснащенных маломощным приемо- ...

Исследование входных цепей радиоприемников
Цель работы: Закрепление теоретических знаний и экспериментальное исследование входных цепей при емкостной, индуктивной и смешанной связи с ненастрое ...

Расчет спектральных характеристик сигналов и каналов связи
На современном этапе развития перед железнодорожным транспортом стоят задачи по увеличению пропускной и провозной способности, грузовых и пассажирских перев ...