[發明專利]ADC參數測試中超量程輸入與非相干采樣下的信號恢復方法

有效

• 申請號: 202110362036.4
• 申請日: 2021-04-02
• 公開（公告）號: CN113114245B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發明（設計）人: 馬敏;曾鈺琴
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H03M1/10
• 分類號: H03M1/10
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 溫利平

本發明公開了一種ADC參數測試中超量程輸入與非相干采樣下的信號恢復方法，首先利用被測ADC輸出信號的頻域信息對被測ADC的測量周期、幅度、初始相位和直流分量進行估計，然后對削頂輸出信號進行第一次重構并進行削頂處理得到重構的削頂輸出信號，在被測ADC輸出信號中減去第一次重構的削頂輸出信號，基于剩余信號對幅度誤差進行估計，然后對削頂輸出信號進行第二次重構并進行削頂處理得到第二次重構的削頂輸出信號，在被測ADC輸出信號中第二次重構的削頂輸出信號替換為未削頂相關采樣輸出信號，即可對非相干采樣信號恢復得到相干采樣信號。采用本發明對被測ADC在超量程輸入與非相干采樣條件下得到的采樣信號進行恢復得到相干采樣信號，實現ADC的精確測試。

技術領域

本發明屬于ADC參數測試技術領域，更為具體地講，涉及一種ADC參數測試中超量程輸入與非相干采樣下的信號恢復方法。

背景技術

模擬轉換器(Analogue-To-Digital Converter，ADC)是模擬信號到數字信號的轉換工具，廣泛應用于各類系統的信號采集環節，是信號采集和數字信號處理系統的重要組成部分，同時也是集成電路測試系統的重要組成部分。對于集成電路測試系統來說，保證ADC參數的精確測量是非常重要的。ADC的參數包含靜態參數和動態參數兩大類。目前針對ADC芯片眾多動態性能指標的驗證，通常的測試方法是ADC的輸入端輸入一個完美的正弦信號，被測ADC對信號進行量化轉換輸出，運用離散傅里葉變換轉換成頻譜來分析ADC的參數指標。

IEEE 1241測試標準中要求輸入信號的幅度范圍要略低于被測ADC滿量程范圍，輸入范圍過大或過小均會導致動態參數測試不準確，輸入范圍超過被測ADC滿量程范圍稱為超量程輸入。為了避免超量程輸入，就需要對輸入信號幅度范圍進行精準的控制，意味著對產生輸入信號的測試設備精度要求高，會增加測試成本。此外還需要對輸入信號進行相干采樣，如果沒有對輸入信號進行相干采樣，輸出信號頻譜上將出現裙邊效應，基頻對應的量化索引將不再是唯一索引，出現頻譜泄露現象，標準條件下的參數計算公式將不再適用。

圖1是超量程輸入下被測ADC輸出信號的頻域圖。圖2是超量程輸入下被測ADC輸出信號的時域圖。如圖1和圖2所示，這兩幅圖像繪制了超出滿量程范圍10％時被測ADC輸出信號的頻域圖和時域圖。可以看出，超量程輸入時輸出信號在時域上為正弦信號頂部和底部的失真，而在頻域上則直接體現為大量的雜散失真。嚴重的雜散失真不僅掩蓋了真實的諧波分量，也差點對基波的識別造成影響。這樣的頻譜信息顯然是無法直接利用測量標準的公式進行處理的，即無法得到ADC動態參數的準確測量。

當輸入信號為超量程輸入而被測ADC又采用非相干采樣時，會加劇以上情況。圖3是超量程輸入與非相干采樣下的被測ADC輸出信號的頻域圖。圖4是超量程輸入與非相干采樣下的被測ADC輸出信號的時域圖。對比圖2和圖4可知，當輸入信號為超量程輸入而被測ADC又采用非相干采樣時，其輸出信號的時域圖像差別不大，依然是在信號底部和頂部出現削頂現象。但是對比圖1和圖3可知在頻域上，頻譜不僅存在由超量程輸入引起的大量雜散失真，而且出現了嚴重的頻譜泄露現象，這個頻譜信息無法進行公式計算出ADC參數。