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高速高精度ADC测试技术研究

作　者: 易磊
导　师: 李竞春
学　校: 电子科技大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 高速高精度模数转换器评估板测试
分类号: TN792
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 412次
引　用: 3次
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内容摘要

随着当今电子信息技术的迅猛发展,作为数字与模拟接口电路的模数转换器也在朝向高速高精度的方向不断发展。伴随这一趋势的是对其测试方法和测试手段越来越高的要求。由于其高速高精度的特点,在实际的应用中,能影响其性能的因素也比能影响普通模数转换器的更多,诸如驱动、时钟、接地、旁路和电源部分中的任何故障都将会导致其性能参数的严重降低,从而使测试也变得更加困难;同时也由于当前国外发达国家对中国实行了高速高精度ADC的出口许可证限制制度(对于8位的ADC,速度限制在500MHz以内;对于10位的ADC,速度限制在200MHz以下;而对于12位的ADC,速度会被限制的更加严格),使获取先进的测试技术变得非常困难。因此,有效研究和探索高速高精度ADC测试技术具有十分重要的现实意义。本文通过选取高速高精度ADC的样片—TI公司生产的10Bit,40Msps流水线结构ADC ADS822,以此为基础,参考国外的评估板设计经验,详细研究板上各种元器件之间的匹配关系,从而选取和购买了各种所需的板上元器件,并使用相关软件绘制出了评估板原理图,再进一步研究了高速PCB板设计所要考虑的各种问题,通过采用合适的布层布局布线,最终设计并制作出了高性能的ADS822的评估板,最后利用实验室现有设备搭建了ADC测试平台,通过制定有效的测试方案,对ADS822的性能进行了测试和评估,从而研究和探索了一条高速高精度ADC测试技术的有效途径。主要内容和结果包括以下四个方面。1.系统阐述了ADC的基本性能参数和主要的测试方法,分别包括典型的静态指标和动态指标以及针对静态指标的码密度直方图测试法和针对动态指标测试的快速傅氏变换法。2.确定了ADC评估板上各基本电路模块的组成,研究了各主要模块如驱动电路以及时钟电路等与ADC之间性能指标的相互匹配关系,确定了测试ADS822所要求的各种主要模块应达到的基本指标,并以此为依据,选取了板上各种所需的元器件,并绘制了ADS822评估板原理图。3.基于高速电路板设计的基本理论,充分考虑到信号完整性(SI)、电源完整性(PI)和电磁完整性(EMI)的要求,对ADS822评估板的布层布局布线进行了较为详细的研究,并以此为依据设计、制作和焊装了四层ADS822评估板。4.确定了ADC测试系统各组成模块以及各模块应满足的基本性能指标,并利用学校现有的实验设备搭建了ADC测试系统,制定出测试方案,对ADS822的性能进行了基本的评估。实验结果证明通过设计评估板和搭建测试系统来对ADC进行测试的思路完全可行。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-10
第一章引言  10-14
  1.1 研究意义  10
  1.2 国内外研究现状与进展  10-12
  1.3 论文的主要内容  12-14
第二章 ADC基本指标和测试方法  14-25
  2.1 ADC基本指标  14-18
    2.1.1 静态指标  14-16
      2.1.1.1 量化误差  14
      2.1.1.2 偏移误差、增益误差、满刻度误差  14-15
      2.1.1.3 微分非线性  15
      2.1.1.4 积分非线性  15-16
    2.1.2 动态指标  16-18
      2.1.2.1 信噪比  16-17
      2.1.2.2 无杂散动态范围  17
      2.1.2.3 总谐波失真  17
      2.1.2.4 信号与噪声失真比  17
      2.1.2.5 有效位数  17-18
  2.2 ADC基本测试方法  18-25
    2.2.1 直方图测试法  19-20
    2.2.2 FFT测试法  20-25
第三章 ADS822评估板原理设计  25-49
  3.1 ADC评估板的组成  25-31
  3.2 ADC的输入结构  31-32
  3.3 使用 OPA690驱动ADS822  32-45
    3.3.1 建立时间分析  33-36
    3.3.2 RC低通滤波器的考虑  36-39
    3.3.3 开环增益分析  39-41
    3.3.4 带宽分析  41-42
    3.3.5 噪声分析  42-44
    3.3.6 其它  44-45
  3.4 全差分运放和射频变换器的比较  45-46
  3.5 使用THS4501驱动AD5822  46-47
  3.6 ADS822评估板的原理图  47-49
第四章 ADS822评估板布板设计  49-66
  4.1 高速PCB板设计的基本理论  49-53
    4.1.1 信号完整性  49-50
    4.1.2 电源完整性  50-52
    4.1.3 电磁兼容  52-53
  4.2 噪声性能与EMI折中  53-59
    4.2.1 去耦设计  53-56
    4.2.2 ADC输出端的去噪  56-57
    4.2.3 信号回流与评估板分层  57-59
  4.3 ADS822评估板布局布线图  59-63
  4.4 ADS822评估板材料清单  63-66
第五章 ADS822测试系统  66-72
  5.1 系统组成及指标要求  66-67
  5.2 时钟设计  67-69
  5.3 实验室现有的仪器设备及基本性能  69-70
  5.4 直方图与FFT测试关于采样点数的考虑  70-71
  5.5 ADS822测试系统及其它  71-72
第六章实际测试  72-75
  6.1 测试方案  72-73
  6.2 测试结果  73-75
第七章结论  75-77
  7.1 结论  75-76
  7.2 可改进的地方  76-77
致谢  77-78
参考文献  78-82
攻硕期间取得的研究成果  82

高速高精度ADC测试技术研究

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