高速模数转换器在模拟技术中INL和DNL特性的测试

简介：
本文介绍了如何对高速模数转换器（ADC）进行INL（积分非线性）和DNL（微分非线性）特性测试，深入探讨了这些参数对于ADC性能评估的重要性。 近年来，高性能的模数转换器（ADC）不断涌现，在静态与动态特性方面表现出色。本段落将重点讨论用于通信、高速数据采集以及高分辨率成像中的高性能数据转换器中两个关键精度参数：积分非线性（INL）和微分非线性（DNL）。尽管在前两类应用中，它们并非最重要的电性能指标，但在图像处理领域却起着决定作用。 一、定义 DNL误差被描述为实际量化台阶与理想值之间的差异。对于理想的ADC而言，其微分非线性应等于0LSB，即每个模拟量化的步长精确地对应于1个最小单位（LSB），其中VFSR代表满量程电压而N表示ADC的分辨率。 INL和DNL是衡量高速ADC转换精度的关键指标。积分非线性（INL）定义为实际传输函数与理想直线之间的偏差，以LSB或满量程百分比的形式呈现。其计算考虑了静态失调及增益误差的影响，并通过比较模拟输入值与其对应的理想最小单位间隔来确定。 测试这两种参数通常使用静态方法，如准直流斜坡电压或低频正弦波作为输入信号。基本的测试装置包含逻辑分析仪、高精度数模转换器（DAC）、直流电源和控制接口等设备。利用这些工具可以检查ADC输出数据中的失调与增益误差。 另一种更为复杂的测量方式是采用积分型模拟伺服环，该系统包括一个积分器及两个电流源，并通过数值比较器来调节ADC的输入信号，从而使得实际电压变化能够准确跟随预设代码的变化。在实践中，例如MAX108器件的INL和DNL测试中，伺服板通过连接器与评估板相连，实现对ADC输出数据进行锁存处理。 精确测量这些参数对于设计和优化高速ADC至关重要，在高分辨率成像等应用领域尤其重要。随着技术的进步，工程师们能够更准确地评价ADC性能，并据此改进系统以满足日益增长的需求。