在查看模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）的采樣輸出數(shù)據(jù)時，通常需要對每個周期的采樣塊進(jìn)行平均。這將揭示有關(guān)ADC特性的更多詳細(xì)信息，例如本底噪聲的真實形狀，也可能揭示低電平雜散。凌力爾特的免費數(shù)據(jù)收集軟件 PScope 為用戶提供了兩種不同的選項來平均收集的數(shù)據(jù)，這兩種選項都是在頻域中完成的。第一種是功率平均法，它是數(shù)據(jù)的基本平均值，從樣本到樣本的箱對箱。第二種是矢量平均，允許用戶通過相位對齊所有諧波來查看非常低電平的雜散。這兩種特性都允許用戶快速評估ADC的性能，從而騰出更多時間進(jìn)行終端設(shè)計。讓我們更詳細(xì)地了解這兩種平均方法之間的區(qū)別。

功率平均

可以從 PScope 工具欄中選擇功率平均（參見圖 1）。功率平均是所有平均中最基本的。它只是取頻域圖中的每個箱，將其與上一個數(shù)據(jù)收集中同一箱中的前一個樣本相加，然后除以 2。默認(rèn)情況下，PScope 平均為 20 次，但可以在設(shè)置菜單中更改此設(shè)置（請參閱圖 2）。通過增加這個數(shù)字，可以看到本底噪聲的更好表示，并且雜散水平將更加準(zhǔn)確。

圖1.啟用功率平均。

圖2.更改默認(rèn)平均設(shè)置。

在圖 3 中，我們可以看到來自一個數(shù)據(jù)收集的采樣數(shù)據(jù)的 FFT。本底噪聲的峰峰值幅度約為20dB。在圖4中，我們可以看到5個平均周期后的本底噪聲。本底噪聲現(xiàn)在的峰峰值幅度小于10dB。這種形式的平均將顯示本底噪聲的任何形狀，并將穩(wěn)定任何諧波成分的幅度，從而更準(zhǔn)確地測量這些諧波。在此模式下，SNR 和 SFDR 結(jié)果都將準(zhǔn)確。在查看連續(xù)采樣數(shù)據(jù)或需要獲取準(zhǔn)確的諧波電平時，請使用此平均技術(shù)。

圖3.從一個數(shù)據(jù)收集中抽樣數(shù)據(jù)。

圖4.5個平均周期后的本底噪聲。

矢量平均

PScope 中可用的另一種平均類型是向量平均。矢量平均是一種查看深埋在本底噪聲中的雜散的技術(shù)，使用普通技術(shù)無法看到這些雜散。它可以在工具欄上的 PScope 中選擇（參見圖 5）。PScope 使用的方法是查看基波的相位，并在每個采樣后將其和相關(guān)諧波旋轉(zhuǎn)為零。然后使用幅度和相位信息對FFT數(shù)據(jù)進(jìn)行平均。由于基波及其諧波現(xiàn)在同相對齊，并且噪聲保持隨機相位，因此本底噪聲將下降，使任何與基波諧波相關(guān)的內(nèi)容都保持在恒定幅度。圖6顯示了5個矢量平均周期后輸入數(shù)據(jù)的FFT。本底噪聲從–110dB下降到–120dB。這將揭示比本底噪聲低10dB的任何諧波。矢量平均的進(jìn)一步周期將繼續(xù)降低本底噪聲，顯示低電平雜散。在這種模式下，SFDR測量將是準(zhǔn)確的，但由于人為降低了本底噪聲，顯示的SNR不能準(zhǔn)確反映ADC的SNR。矢量平均僅在采樣時鐘和輸入信號相干且不使用窗口時有用。當(dāng)諧波或其他雜散低于本底噪聲并需要測量時，使用矢量平均。

圖5.啟用矢量平均。

圖6.矢量平均 5 個周期后的數(shù)據(jù)。

結(jié)論

無論是進(jìn)行簡單的測量還是尋找隱藏的雜散，PScope 都允許用戶進(jìn)行所需的測量。PScope 的高級功能（如功率和矢量平均）不僅允許用戶在凌力爾特演示板上評估高速 ADC 的性能，而且還提供了一種在需要數(shù)字信號處理的實際應(yīng)用中測試 ADC 的簡單方法。PScope 是一款功能強大的工具，具有許多功能，可幫助簡化設(shè)計過程，使客戶能夠?qū)⒏鄷r間用于設(shè)計系統(tǒng)，而不是評估 ADC。

審核編輯：郭婷