电子科技大学：《时域测试技术综合实验 Comprehensive Experiment of Time Domain Testing Technology》课程教学资源（课件讲稿）实验五 数据采集动态性能评估方法

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