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ADC芯片参数测试技术解析

随着数字技术的不断发展和计算机在信号处理、控制等领域中的广泛应用，

过去由模拟电路实现的工作，今天越来越多地由数字电路或计算机来处理。作为模拟与数

字之间的桥梁，模拟数字转换器（ADC）的重要性越来越突出，由此也推动了ADC测试

技术的发展。本文首先介绍了ADC的测试，包括静态参数和动态参数测试，然后结合自

动测试系统测试实例，详细介绍了ADC芯片参数的测试过程。

测试原理1.1静态参数的测试原理

ADC的静态参数是指在低速或者直流流入ADC芯片测得的各种性能参数。静态参数测试

方法有逐点测试法等，其主要测试过程如图1所示。

（1）零点误差的测量

零点误差又称输入失调，是实际模数转换曲线中数字0的代码中点与理想模数转换曲线中

数字0的代码中点的最大误差，记为EZ。其测试方法如下：输入电压逐渐增大，当图1

中的数字显示装置从00..00变为00..01，记下此时输入电压Vin1，然后逐渐减小输入电

压，使数字显示装置由00..01变为00..00，记下输入电压Vin2：

式中：N为A/D的位数;VFSR为A/D输入电压的满量程值，LSB为ADC的最低有效

位。

（2）增益误差EG测量

增益误差是指转换特性曲线的实际斜率与理想斜率之间的偏差。测试方法如下：把零点误

差调整为0，输入电压从满量程开始变化，使数字输出由11..11变11..10，记为Vin1。反

方向逐渐变化Vin，使输出端由11..10变为11..11，记下输入电压Vin2。则：

（3）线性误差的测量

线性误差指实际转换曲线与理想特性曲线间的最大偏差。实际测量是测试第j码的代码中

心值，将其与理想第j码的中心值比较，测试方法如下：①调节输入电压，使数字输出

端由第j码变为第j-1码，记为Vin1;②调节输入电压，使数字输出端由第j-1码变为第

j码，记为Vin2;③调节输入电压，使数字输出端由第j码变为第j+1码，记为Vin3;④

调节输入电压，使数字输出端由第j+1码变为第j码，记为Vin4;⑤求出第j码的偏差

Vj为：

式中：Vj为理想状态时ADC第j码的标称量化值;⑥重复以上步骤，测得所有数码的偏

差，取其绝对值︱Vj︱的最大值即为线性误差。

（4）微分线性误差的测量

微分线性误差是实际转换特性曲线的码宽与理想码宽之间的最大偏差。实际上，对线性误

差的测量和微分线性误差的测量是同时进行的，找出被测点N对应的模拟电压实测值，

再找出对应于N+1的模拟电压实测值，两者之差即为实际转换曲线在该点的码宽。从第

j个数字值变为第j+1码的数字值，实际对应的模拟Vin1输入值之差，这个差值与理想

的步长1LSB的差，然后取其最大值，就是微分线性误差。即测得第j码的实际码宽j：

将j与1LSB相比，取其偏差的绝对值最大就是所要测的微分线性误差。

1.2动态参数的测试原理

ADC的动态性能包括很多，如信噪比（SNR）、信号与噪声失真之比（SINAD）、

总谐波失真（THD）、无杂散动态范围（SFDR）、双音互调失真（TTIMD）等。动

态参数的测试方法有动态信号叠加测试法、谱分析FFT法和直方图法等。

（1）动态信号叠加测试法［526］

它的基本思想是在被测A/D转换器模拟输入的参考电压上叠加一个小的交流信号，使A

/D转换器输出的数字量短时间内在指定码周围以一定频率来回变化，从而测试出相应的跃

变点和代码中心值，并可确定出零点误差、增益误差、相对精度和微分线性误差。这种方

法简单易行，但是受到分辨率和速度的限制。

（2）谱分析FFT法

将满量程正弦信号送到被检的ADC中，转换后的结果存放在存储器中，然后对输出数据

实施FFT运算，从而计算出SNR、THD等参数。输入由2个不同频率的