数据转换器测试

数据转换器设计和测试：您的挑战

随着数据转换器在吉赫兹范围内逐步取代了传统的射频系统，越来越需要针对这些扩展应用验证 ADC 和 DAC。数据转换器是连接模拟和数字领域的桥梁，决定了系统性能。若 ADC/DAC 无法匹配系统速度或引入明显的噪声与失真，即便处理器和放大器性能再优异，系统性能也将受到限制。

新一代高速数据转换器旨在满足持续增长的带宽和数据速率要求，不断推动时钟速度和数字处理能力突破极限。在电子和射频设计的研发与验证过程中，低延迟、低功耗和高效散热等其他方面也提出了更多的挑战。

验证模数转换器和数模转换器以及测试转换器的功耗时，需要准确测量若干关键参数。

转换器设计涉及以下几个关键参数：

• 信噪比 (SNR)：目标信号与背景噪声的功率之比，可表征转换器的灵敏度。这是射频与微波系统验证中的关键参数，因为 SNR 越高，转换器能够越清晰地区分信号与噪声。输出信号质量也随之更高。
• 无杂散动态范围 (SFDR)：信号功率与最大杂散失真之比。SFDR 越高，减少意外杂散信号的能力越好，有助于需要宽动态范围的系统维持良好的信号完整性。
• 有效位数 (ENOB)：将 SNR 和 SFDR 综合为一个指标。此参数主要由 SFDR 决定，用于反映在目标应用中实际可用的位数，与转换器的理论分辨率无关。计算方式近似为：ENOB = SFDR/6.02 + 1.76dB
• 频率响应：描述转换器模拟端在不同信号频率与带宽下的灵敏度和频率覆盖能力。此特性确保在目标输入信号的整个范围内准确一致地转换信号。

除了上述参数，目标设计的许多外部因素也会显著影响转换器的性能。这包括：

• 时钟信号的质量：决定转换器的运行时序。时钟信号的相位噪声、抖动、杂散分量和其他失真会直接影响转换器输出信号的准确性。
• 直流电源：为转换器供电。电源因素通常会被忽略，但实际上和时钟信号一样重要。保证直流供电的电源完整性，有利于转换器输出纯净准确的信号。
• 板级信号完整性：目标设计中的任何串扰或干扰都会相互作用，从而影响转换器周围的信号质量。

如前所述，新一代数据转换器可以直接采集射频信号，因此通常被称为 RF-DAC 或 RF-ADC。对于此类设备，需要进行完整的射频测试。数据转换器测试包括两个关键性能指标：

• 使用双音信号进行互调测试，这是评估射频能力和失真特性的基础方法。
• 在特定场景中，会使用目标波形进行 EVM 验证以保证低误码率。

新一代高速数据转换器可以满足不断增长的带宽和数据速率要求，并且对时钟速度和数字处理能力的要求也越来越高。在电子和射频设计的开发和验证过程中，低功耗和散热等其他方面也提出了更多的挑战。

我们提供先进的数据转换器测试解决方案

在现代高速数据转换器领域，罗德与施瓦茨是您值得信赖的创新伙伴。我们的测试与测量解决方案能够有效应对数据转换器测试的挑战。

• 信号和电源完整性：增强型示波器配合适用于高速测试和电源分析的探头，可以验证信号和电源完整性。具备时域分析功能的矢量网络分析仪可以测量眼图，从而评估围绕转换器提供信号的网络质量。
• 时钟验证：时钟信号决定转换器的运行时序。表征时钟信号是相位噪声分析仪的核心能力。分析仪还可以在用户自定义范围内测量瞬时抖动。R&S®FSWP 的一个独特功能在于内置信号与频谱分析仪，是适合测量 DAC 输出信号的一体化平台。
• 最佳时钟信号生成方案：罗德与施瓦茨的模拟信号源（尤其是 R&S®SMA100B）经过验证，具有低抖动和低杂散特性，是业内值得信赖的可靠产品，有助于充分发挥出数据转换器的全部能力。
• 纯净的输入信号源：R&S®SMA100B 也可以为 ADC 验证提供纯净的连续波输入信号，矢量信号发生器可以根据应用要求提供所需的调制测试信号。
• 完整的 DAC 输出信号表征：信号分析仪可以全方位测量 DAC 的输出信号。
• 合适的直流电源：具有低噪声和高电源完整性的纯净电源对于保证转换器具有最佳性能同样至关重要。