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1、第6期一种测试高分辨率ADC有效位数的新方法·61·一种测试高分辨率ADC有效位数的新方法*王慧刘正士徐亮陆益民(合肥工业大学噪声与振动工程研究所,合肥230009)摘要:提出一种测试高分辨率A/D转换器(ADC)有效位数(ENOBs)的正弦拟合法,和传统的正弦拟合法不同,省去了严格选取参数初值的步骤,避免了求解非线性方程组。该方法利用希尔伯特-黄变换(HHT),从ADC输出数据中逐次拟合出基波曲线和谐波曲线的波形参数,进而求得ENOBs。仿真结果表明,在信号源频率高达1MHz、分辨率分别取7~12位、所含二、三次谐波失真分别为-72dB和-84dB的情况下,
2、运用所述方法实现了对14位ADC的ENOBs的精确评价。关键词:高分辨率；A/D转换器；有效位数；希尔伯特-黄变换；正弦拟合；谐波失真中图分类号:TN957.52 文献标识码:A 国家标准学科分类代码:510.4030Newmethodfortestingeffectivenumbersofbitsofhigh-resolutionanalog-to-digitalconverterWangHuiLiuZhengshiXuLiangLuYimin(InstituteofSound&VibrationResearch,HefeiUniversityofT
3、echnology,Hefei230009,China)Abstract:Anewsinefittingmethodfortestingtheeffectivenumberofbits(ENOBs)ofhigh-resolutionanalog-to-digitalconverter(ADC)ispresentedinthispaper.Unlikeconventionalsinefittingmethod,thismethodleavesouttheselectionofinitialvaluefortheparametersandavoidstoseekt
4、henonlinearequations.OnthebasisofHilbert-Huangtransform(HHT),theparametersoffittingbasic-waveandharmoniccurvesareobtainedfromADCoutputdatainturn,therebytheENOBsareobtained.Thesimulationresultsshowthat,basedonthemethodproposedinthispaper,whenasignalsourceisatthefrequencyof1MHzandunde
5、rthecircumstancesof7-12bitresolutionrespectively,withboththe2ndharmonicdistortionof-72dBandthe3rdharmonicdistortionof-84dBexisting,theENOBsof14bitADCareaccuratelytested.Keywords:high-resolution;analog-to-digitalconverters;effectivenumberofbits;Hilbert-Huangtransform;sinefitting;harm
6、onicdistortion第6期一种测试高分辨率ADC有效位数的新方法·61·1引言正弦拟合法是一种非常有效和迅捷的测试A/D转换器(ADC)的有效位数(ENOBs)方法,IEEE标准1057[1]和1241[2]分别提出了两种正弦拟合法,它们各自估计了一条最佳拟合采样数据的正弦波曲线的三个参数(幅值、相位和直流分量)和四个参数(幅值、相位、直流分量和频率)。但当信号源含有谐波成分时,传统方法就是粗略的估计了,采样数据与拟合正弦曲线模型对应点的偏差值将会被加大,拟合出的正弦曲线误差可以出现于频率、幅值和相位中[3]。随科技的日益发展,ADC转换位数越来越高。
7、为测试高位数ADC的性能,必须选择分辨率更高的信号源,然而高分辨率信号源在一般实验条件下很难获得。如何在低分辨率信号源的情况下,有效测试高位数ADC,成为一个亟待解决的问题。提出一种基于希尔伯特-黄变换(HHT:Hilbert-Huangtransform)的测试方法,第6期一种测试高分辨率ADC有效位数的新方法·61·在信号源含有不可忽略的谐波分量的情况下,以及当信号源分辨率大大低于ADC转换位数时,仍能精确拟合出基波曲线和谐波曲线的波形参数。并通过计算,得到较精确的ENOBs,证明了方法的可行性。2ENOBs测试的正弦拟合法正弦拟合法评价ENOBs的原理简
8、述如下[4]:首先将某ADC所能接受的
