?前一章詳解了DAC靜態參數計算，從偏移誤差、增益誤差到INL/DNL，再到未調整總誤差（TUE），一文掌握D/A轉換器的關鍵性能指標。

【前文回顧】技術干貨 | DAC靜態參數計算全解析：從偏移誤差到總未調整誤差-CSDN博客

本章將介紹ATX7006上的線性計算和AD/DA的動態分析：

ATX7006上的線性計算

可使用命令CALC_LIN在ATX7006上進行線性度計算。線性度計算可針對從DIO模塊（A/D轉換器測試）或WFD（D/A轉換器測試）采集的數據進行。

線性度計算可通過以下命令配置：

●CALCOPT_LIN_AD：最佳擬合/端點計算（ADC測試）、跳變點搜索方法、斜坡削波。

● CALCPARAM_LIN_AD：ADC參數、施加的輸入信號參數。

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

●CALCOPT_LIN_DA：最佳擬合/端點計算（DAC測試）。

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

可通過以下命令獲取結果：

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

● MR_LIN_ERR_AD：ADC誤差繪圖數組結果。

● MR_LIN_MC：ADC缺失碼數組結果。

● MR_LIN_TRIP：ADC跳變點數組結果。

● MR_LIN_ERR_DA：DAC誤差繪圖數組結果。

當系統處于“生產模式”時，在測試（MX）后將進行計算。使用命令PMODE將系統設置為生產模式。在斜坡測試、MT1（A/D測試）或MT11（D/A測試）后進行線性度計算。可使用命令M查詢結果。

TS-ATX7006

ATView7006的WaveAnalyzer也可進行線性度分析。按下相應按鈕（如B.FIT、TUE、ENDP等）。可從菜單“Options選項”->“LinearityMeasurementSettings線性度測量設置”調整設置。

AD/DA的動態分析

1、傅立葉變換

1.1簡介

動態測試是鑒定A/D和D/A轉換器的方法之一。將信號（主要是正弦波）施加到被測設備上，然后使用傅立葉變換算法分析捕獲的結果。本章將介紹有關傅立葉變換算法的一些背景信息。

1.2實驗

在現實生活中，每個信號都是正弦波之和。下圖將更清楚地說明這一點。例如，選擇鋸齒波信號并按下“添加正弦波”按鈕。添加的正弦波越多，信號就越像鋸齒波信號。數學公式顯示在圖表的右上角。要顯示信號的頻譜，請按“顯示頻譜”按鈕。方波和三角波也可重復此實驗。

1.3原理

傅立葉變換基本上是將信號（分析）與不同頻率的正弦波和余弦波進行比較。數學比較由乘積求和組成（例如，結果=信號*sin(x)+信號*sin(2x)+......等）。對采樣數據（N個樣本）進行（離散）傅立葉變換（或DFT）需要N*N次運算。不過，有一種將信號轉換為頻譜的更快方法。如果采樣個數是2的冪次，則可以執行（弧度2）快速傅立葉變換(FFT)。運算次數減少為N*log(N)。弧度為4的FFT算法甚至會更快一些，但需要4次冪采樣。

FFT或DFT的結果包括虛部和實部。虛部是正弦比較的結果，實部是余弦比較的結果。只進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部。這些數據元素已歸一化，即除以N（樣本數）。相位是虛部和實部之間的夾角=arctan（虛/實）。

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

頻譜輸出

傅立葉變換的結果將轉化為可讀數據。上圖可以以不同方式顯示傅立葉變換的結果：

Vpeak：峰值電壓（或代碼）的計算公式為:

Vrms：RMS電壓（或代碼）的計算公式為：

dBc：dBc表示相對于載波的分貝。因此載波始終為0dB。每個頻譜分區的dBc值由以下公式計算得出：

相位：每個頻譜分區的相位計算公式為：

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量決定：

2、動態參數計算

根據頻譜結果可以計算出以下參數：

其中：

其中，c代表載波頻段的幅度（即“信號”），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載波的周期數。在圖中，周期數為5，載波的頻段位置為5（分區0為直流分量）。

2.1信納比（SINAD）與有效位數（ENOB）

信納比（SINAD）指信號與噪聲及失真之比，是信號（或載波）與所有其他頻譜頻段的比值。有效位數（ENOB）由SINAD計算得出。對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。在一個完全線性但有噪聲的系統中，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（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，信噪比通常會降低，因為ADC內比較器在較高輸入轉換速率下精度會下降，這種精度損失在ADC輸出端表現為噪聲。在A/D轉換器中，噪聲主要來自四個方面：（1）量化噪聲；（2）轉換器自身產生的噪聲；（3）應用電路噪聲；（4）抖動。

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，因為在更高分辨率下LSB的大小更小，從而減小了最大量化誤差。對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中，信納比（SINAD）和信噪比（SNR）可互換。

應用電路噪聲是由于電路設計和布局方式，轉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。在輸入信號接近滿量程之前，信噪比與輸入信號以相同速率增加，即輸入信號幅度增加1dB會使信噪比增加1dB。這是因為隨著信號幅度增大，步長在總信號幅度中所占比例變小。然而，當輸入幅度開始接近滿量程時，信噪比相對于輸入信號的增加速率會下降。

在較高頻率下，由于抖動的影響加劇，信噪比性能會降低。

2.3總諧波失真（THD）

總諧波失真（THD）是失真頻段與信號（或載波）的比值。諧波是載波的倍數。可通過命令CALCOPT_DYN的參數o配置被認定為諧波的頻段數量，默認諧波頻段數量為7。諧波可能是鏡像頻段。

2.4無雜散動態范圍（SFDR）

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

2.5峰值失真

指最高的失真頻段。