ADI公司設(shè)計(jì)工具：ADISimADC性能指標(biāo)

　　上一次，我們了解了如何使用ADISimADC作為網(wǎng)絡(luò)評(píng)估工具。正如我前面提到的，該工具直接通過(guò)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行，因此不需要下載軟件。在此提醒，基于網(wǎng)絡(luò)的ADISimADC工具可從這里在線(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)。瀏覽該網(wǎng)頁(yè)時(shí)，用戶(hù)將看到下圖1所示的頁(yè)面。仿真器默認(rèn)選擇下拉框列表中的第一個(gè)ADC，即AD9467-250。上一篇博客文章發(fā)表后，讀者就工具報(bào)告的各種參數(shù)提出一個(gè)很好的問(wèn)題。我們來(lái)看看例子，討論返回的參數(shù)。本例中，我們將考察AD9643-250。

　　圖1：ADISimADC主頁(yè)——選中AD9643-250

　　對(duì)于本例，采樣速率設(shè)為250 MSPS，模擬輸入頻率為185.1 MHz，模擬輸入電平設(shè)為–1.0 dBFS。仿真器返回了幾個(gè)關(guān)鍵ADC性能指標(biāo)。這些指標(biāo)包括SNR、SFDR、SINAD、THD、ENOB、最差其它諧波和噪底。我們簡(jiǎn)單看看這些指標(biāo)。我已挑出最常用的性能指標(biāo)，列在以下圖2中。我將說(shuō)明這些指標(biāo)以及仿真器給出的其他參數(shù)，由于這些指標(biāo)很常用，所以我用圖形方式展示。我還標(biāo)出了過(guò)程增益，下面將予以說(shuō)明。

　　圖2：ADISimADC——仿真器的重要環(huán)節(jié)

　　SNR(信噪比)——這個(gè)參數(shù)給出了RMS(均方根)輸入信號(hào)幅度與ADC的量化噪底之間的可用范圍量。N位ADC的理論SNR可通過(guò)下式計(jì)算：SNR = 6.02N + 1.76 dB。對(duì)于14位轉(zhuǎn)換器，該值為86.04 dB。在高速ADC中，由于A(yíng)DC的非線(xiàn)性和噪聲問(wèn)題，一般不能取得這一結(jié)果。對(duì)于A(yíng)D9643-250，仿真器報(bào)告的SNR為69.83 dB。將其轉(zhuǎn)換為dBFS，SNR為70.83 dBFS，與數(shù)據(jù)手冊(cè)中的70.6 dBFS大致相當(dāng)。

　　SFDR(無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍)——這個(gè)參數(shù)非常簡(jiǎn)單，就是可用輸入信號(hào)幅度與ADC輸出頻譜中最大雜散音之間的可用范圍量。該雜散可能是諧波，也可能是其他雜散音。

　　SINAD(信納比)——這是RMS輸入信號(hào)幅度與所有其他頻譜成分(包括輸出頻譜中的諧波和雜散音，不包括任何直流信號(hào)成分)的RSS(方和根)平均值之比?一般地，前幾個(gè)諧波(最多為第5個(gè))占據(jù)主導(dǎo)，因此可以忽略更高階數(shù)的諧波。對(duì)于低噪聲、低諧波和低雜散成分的ADC，SINAD將接近SNR。

　　THD(總諧波失真)——這是輸入基頻信號(hào)音的RMS值與所有諧波的RSS的均值之比。如SINAD一樣，前五個(gè)諧波一般占據(jù)主導(dǎo)，也最明顯。

　　ENOB(有效位數(shù))——ADC的ENOB一般可以利用ADC理論SNR值的計(jì)算關(guān)系式從SINAD換算得出。該參數(shù)可以指示轉(zhuǎn)換器有多少“真實(shí)”位可用。對(duì)于14位轉(zhuǎn)換器，理論SNR為86.04 dB，但正如我們?cè)贏(yíng)D9643實(shí)例中看到的那樣，SNR實(shí)際上是69.83 dB。為了求得ENOB的近似值，我們把SINAD用于下式：ENOB = (SINAD – 1.76)/6.02。對(duì)于本例中的AD9643，ENOB = (69.63 – 1.76)/6.02 = 11.4位(略高于仿真器的返回值，因?yàn)榉抡嫫骺紤]了更多的因素，這不在本文的討論范圍內(nèi))。

　　最差其它諧波——這就是ADC輸出頻譜中除報(bào)告諧波以外的最差雜散音。在本例中，這可能是6階或更高階的諧波，或者是與輸入基頻信號(hào)音無(wú)諧波關(guān)系的某個(gè)其他雜散音(在上文所示仿真中，因最差其它諧波非常低，因而并未報(bào)告)。

　　過(guò)程增益——由FFT的深度定義。如果一個(gè)FFT的深度為M，則過(guò)程增益可通過(guò)下式得到：過(guò)程增益 = 10×log(M/2)。對(duì)于一個(gè)32k FFT，過(guò)程增益為：10×log(32768/2) = 42.14 dB。

　　噪底——ADC的噪底通過(guò)求SNR與過(guò)程增益之和得到。在本例中，AD9643的SNR為70.83 dBFS，過(guò)程增益為42.14(仿真器產(chǎn)生的值為32k FFT)。因此噪底為112.97 dB。

　　有關(guān)高速ADC典型性能指標(biāo)的深入討論，請(qǐng)參閱Walt Kester撰寫(xiě)的優(yōu)秀應(yīng)用筆記——《MT-001》和《MT-003》。另外，應(yīng)用筆記《AN-835高速ADC測(cè)試》中也提供了非常有用的信息。這些應(yīng)用筆記中還提供了一些其他細(xì)節(jié)，因空間所限，本篇博客文章不予討論。希望讀者能花些時(shí)間，仔細(xì)閱讀這些文檔，以更加深入地了解用于指定高速ADC的性能指標(biāo)。感謝大家提出的問(wèn)題，請(qǐng)經(jīng)常關(guān)注這里，參與ADI設(shè)計(jì)工具的討論。