Для вычисления нелинейностей обычно применяется широко распространенный гистограммный метод, в котором входной синусоидальный сигнал имеет размах, превышающий полную шкалу. Но в некоторых случаях требуется определить характеристики аналого-цифровой системы для входного сигнала неполной шкалы. Разработан метод измерения статических погрешностей преобразования аналого-цифровых преобразователей (АЦП) для входного синусоидального сигнала неполной шкалы, который является модификацией гистограммного метода измерения для сигнала, превышающего полную шкалу. В стандартном гистограммном методе перекрытие диапазона входных напряжений, соответствующих полной шкале, необходимо для обеспечения выпадения всех возможных кодов на выходе АЦП при наличии ошибок усиления и смещения нуля. Величина напряжения смещения нуля в стандартном методе определяется по количеству выборок, не попавших в рабочий диапазон АЦП. В предложенном методе использовано условное перекрытие диапазона, что позволяет определить статические погрешности преобразования АЦП. Расчет статических погрешностей преобразования АЦП сводится к расчету амплитуды выходного сигнала по гистограмме выгодных кодов АЦП. Рассчитаны уровни межкодового перехода и определены напряжения смещения нуля и ошибки усиления. Предложенный метод проверен результатами моделирования в пакете Matlab и позволяет рассчитать уровни межкодового перехода, напряжения смещения нуля и ошибку усиления. Точность метода совпадает с ожидаемыми значениями введенных ошибок. Предлагаемый метод позволяет рассчитать погрешности преобразования аналого-цифровых систем с блоками, ограничивающими амплитуду сигнала, который поступает на вход АЦП.
1. 1241-2010 – IEEE Standard for Terminology and Test Methods for Analog-to-Digital Converters / 31.200 – Integrated circuits. Microelectronics. – 2011, Jaunuary. – URL: http://ieeexplore.ieee.org/servlet/opac?punumber=5692954 (дата обращения: 01.06.2017).
2. Gamad R.S., Mishra D.K. Gain error, offset error and ENOB estimation of an A/D converter using histogram technique // Measurement. – 2009. – Vol. 42. – No. 4. – P. 570–576.
3. Gamad R.S., Mishra D.K. Computation of error in estimation of nonlinearity in ADC using histogram technique // Engineering. – 2011. – Vol. 3. – No. 6. – P. 583–587.
4. Ting H-W., Liu B-D., Chang S-J. A histogram - based testing method for estimating A/D converter performance // IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. – 2008. – Vol. 57. – No. 2. – P. 420–427.
5. Alegria F.A.C. Effective ADC linearity testing using sinewaves // IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers. – 2005. – Vol. 52. – No. 7. – P. 1267–1275.
6. Kester W. Understand SINAD, ENOB, SNR, THD,THD + N, and SFDR so you don’t get lost in the noise floor // Analog Devices. – 2009, jaunuary. – URL: http://www.analog.com/static/importedfiles/tutorials/MT-003.pdf
7. Kester W. Mixed-signal and DSP design techniques / Ed. by Walt Kester. –Newnes/Elsevier, 2003. – 368 p.
8. Blair J. Histogramm measurement of ADC nonlinearities using sinewaves // IEEE Trans. Instrum. Meas. – 1994. – Vol. 43. – No. 3. – P. 373–383.