电品科越女学 University of Electr Science and TechnoloChina 时域测试技术综合实验 数据采集动态性能评估方法
数据采集动态性能评估方法 时域测试技术综合实验
一、实验目的 1、了解模拟信号被数字量化后产生的各类误差。 2、学习数据采集系统的动态性能评估方法。 3、数据采集系统的动态性能(SNR、SINAD、ENOB)的算 法实现
一、实验目的 1、了解模拟信号被数字量化后产生的各类误差。 2、学习数据采集系统的动态性能评估方法。 3、数据采集系统的动态性能(SNR、 SINAD 、ENOB)的算 法实现
二、实验内容 1、实现对DDS波形数据的获取（从FPGA送DAC 之前)，并在Chipscope-导出其中的数据。 2、对直接生成的8bit二进制波形数据分别进行频 谱分析，评估性能参数。 3、对导出的ADC采样数据分别进行频谱分析， 评估ADC采样量化性能
二、实验内容 1、实现对DDS波形数据的获取（从FPGA送DAC 之前），并在Chipscope导出其中的数据。 2、对直接生成的8bit二进制波形数据分别进行频 谱分析，评估性能参数。 3、对导出的ADC采样数据分别进行频谱分析， 评估ADC采样量化性能
三、ADC动态性能参数 1信噪比（SNR) 信噪比是输入信号和噪声（不包括任何谐波以及直流）的功率比， 是定义器件内部噪声大小的基本参数。 (Signal Voltage) SNR=10*10g10( 8o3-0*a Signal R Noise Voltage) Noise R =20*10g10 Signal Voltage+10*log Signal R Noise Voltage Noise R if(Noise R=Signal R)20*logno( Signal Voltage Noise Voltage
1 信噪比（SNR） 信噪比是输入信号和噪声(不包括任何谐波以及直流) 的功率比， 是定义器件内部噪声大小的基本参数。 2 10 10 2 10 10 10 (Signal Voltage) Signal Power Signal R 10*log ( ) 10*log ( ) Noise Power (Noise ) Noise R Signal Voltage Signal R =20*log ( ) 10*log ( ) Noise Voltage Noise R S (Noise R Signal R) 20*log ( SNR Voltage if = = + = ignal Voltage) Noise Voltage 三、ADC动态性能参数
三、ADC动态性能参数 2信纳比（SINAD) 信纳比是信号幅度均方根与所有其他频谱成分（包括谐波但不含直 流)的和方根的平均值之比。SINAD能够很好的反映ADC的整体动态 性能，它包括所有构成噪声和失真成分 Signal Power SINAD1Distortion Power+Noise Power Signal voltage Distortion Voltage+Noise Voltage
2 信纳比（SINAD） 信纳比是信号幅度均方根与所有其他频谱成分（包括谐波但不含直 流）的和方根的平均值之比。SINAD能够很好的反映ADC的整体动态 性能，它包括所有构成噪声和失真成分 10 10 Signal Power 10*log ( ) Distortion Power+Noise Power Signal Voltage =20*log ( ) Distortion Voltage+Noise Voltage SINAD = 三、ADC动态性能参数
三、ADC动态性能参数 3,总谐波失真（THD) 总谐波失真是基波信号的均方根与其谐波（一般仅前5次谐波)的 和方根的平均值之比。ADC的THD一般用接近满量程的输入信号来规 定 Signal Power THD=1 Distortion Power Signal Voltage 20Distortion Voltage
3总谐波失真（THD） 总谐波失真是基波信号的均方根与其谐波（一般仅前5次谐波）的 和方根的平均值之比。ADC的THD一般用接近满量程的输入信号来规 定 10 10 Signal Power 10*log ( ) Distortion Power Signal Voltage =20*log ( ) Distortion Voltage THD = 三、ADC动态性能参数
三、ADC动态性能参数 4有效位数（ENOB) 有效位数是信噪比和失真的比例 SINAD(dB)-1.76(dB) ENOB= 6.02(dB)
4 有效位数（ENOB） 有效位数是信噪比和失真的比例 ( ) ( ) ( ) 1.76 6.02 SINAD dB dB ENOB dB − = 三、ADC动态性能参数
三、ADC动态性能参数 SINAD、SNR和THD之间存在数学关系（假设所有指标均 在相同的输入信号幅度和频率下测量) SNR-20s-10log 10-SNAD/-
SINAD、 SNR和THD之间存在数学关系(假设所有指标均 在相同的输入信号幅度和频率下测量) 三、ADC动态性能参数
信号波形动态性能测试 Chipscope.捕获1MHz波形 Bus Plot-DEV:0 MyDevice [XCSLX16)UNIT:0 MyILAO (ILA) G☒ Plot 250 象data vs time ©d3 ta vs data Display line 200 Bus Sefection 2■ad_data ■■cn ■adata ■■00U 100 04 Min/dax Min 25051260
信号波形动态性能测试 Chipscope捕获1MHz波形
命令行窗口 信号波形动态性能测试 THD -57.2893 DA输出1MHz时频谱图和动态参数值 SNR 45.9122 SINAD 45.6100 ENOB 7.2840
信号波形动态性能测试 DA输出1MHz时频谱图和动态参数值