音频芯片中的信号是模拟的,如同在电脑上输出的line信号,经过功放后可以驱动喇叭。模拟音频信号经过ADC采样为数字音频信号,再通过编码压缩减少数据量,压缩成数字音频信号。同理,也可以通过DAC还原成最原始的模拟音频信号。
随着数字信号处理技术和数字电路工作速度的提高,以及对于系统灵敏度等要求的不断提高,对于高速、高精度的ADC指标都提出了很高的要求。
ADC芯片的性能测试是由芯片生产厂家完成的,这时,就需要进行ADC测试来验证芯片在板级或系统级应用上的真正性能指标。
首先,我们来普及个概念,也就是什么是ADC。
ADC称为模数转换器(简称A/D转换器或ADC,analog-to-digital converter),A/D转换的作用是将时间连续、幅值也连续的模拟量转换为时间离散、幅值也离散的数字信号。一句话概括:ADC是模数转换器,是模拟量转数字量,也就是模拟量输入。
ADC的主要指标分为静态指标和动态指标2大类。
静态指标主要有:
Differential Non-Linearity (DNL)
Integral Non-Linearity (INL)
OffsetError
FullScale Gain Error
动态指标主要有:
Totalharmonic distortion (THD)
Signal-to-noise plus distortion (SINAD)
Effective Number of Bits (ENOB)
Signal-to-noise ratio (SNR)
Spurious free dynamic range (SFDR)
要进行ADC这些众多指标的验证,基本的方法是给ADC的输入端输入一个理想的信号,然后对ADC转换以后的数据进行采集和分析,因此,ADC的性能测试需要多台仪器的配合并用软件对测试结果进行分析。下图是一个典型的ADC测试图。
我们不忙着展开,在此之前,我们先了解下ADC测试的相关客户群和关注的测试重点 。
ADC测试相关客户群
第一类是传统ADC厂商,其将模拟信号单纯转换为二进制的数值。这类厂商的测试比较复杂,测项包含静态指标和动态指标。
对于第一类客户,即传统ADC厂商,这类客户通常关注的是信号源的指标,比如:
1. 期望的底噪,或THD+N,或SNR相关指标需求。
2. 提供交流信号时,是否需要额外添加直流偏置电压。
第二类则是音频类ADC厂商,其将模拟信号最终转换为特定音频格式的数字信号(如PDM,I2S,TDM等)此类客户主要是音频Codec厂商,其也会有DAC的测试需求。
顺带提一句,DAC的作用是和 ADC 相反,是把数字量转换成模拟量,虽然有模拟和数字的区别,但是DAC要测试的主要指标与ADC类似,也分为静态指标和动态指标2种。
静态指标主要有:
Differential Non-Linearity (DNL)
Integral Non-Linearity (INL)
OffsetError
FullScale Gain Error
Conversion Rate
Settling Time
Rising/Falling Time
动态指标主要有:
Totalharmonic distortion (THD)
Signal-to-noise plus distortion (SINAD)
Effective Number of Bits (ENOB)
Signal-to-noise ratio (SNR)
Spurious free dynamic range (SFDR)
对于第二类客户,通常关注点是:
1. 期望的底噪,或THD+N,或SNR相关指标需求。
2. 是否支持某种特定数字格式。
3. 针对数字信号部分,如何建立与AP模块的连接(如用到我们AP测试设备)
话说,这类芯片相关的终端用户需求,AP同样可以完成,例如喇叭,麦克风 测试等等。
AP设备对于ADC测试的优势
我们还是分第一类和第二类客户来展开。
对于第一类客户,即传统ADC厂商,AP分析仪主要作用是提供高质量的「信号源发生器」。
第1点 · 良好的THD+N性能
- APx 555B -