ADC采集测试模块的制作方法

本发明涉及数字电路领域，特别是涉及一种针对数据量大、频带宽、用于信号高速采集的adc采集测试模块。

背景技术：

1、高速高精度模数转换器(adc)是许多现代电子设备的核心部件,代表着adc最先进的技术和未来的发展趋势,在高端军民领域中应用价值极大,包括高速移动通信(3g/4g等)、雷达探测系统(相控阵雷达等)、航空电子、mimo(multi-input multi-output)系统等,因此各大ic设计企业和科研机构都投入了大量的资金、人力和物力对其展开深入的研究。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(analog to digital converter)的指标都提出了很高的要求，这同时也对高速adc的前端驱动电路设计提出了很高的要求。

2、一个完整的adc芯片采集测试电路，从传感器或信号源到最终的adc数据输出，中间要经过滤波、输入范围的调整、输入输出阻抗匹配等信号调理环节。除了adc芯片自身之外，还需要考虑整个采集测试通道链路的设计，才能获得良好的采集和测试精度。在adc前端电路设计中，需要考虑多种影响因素，如频率的范围、放大倍数、滤波器的类型和参数等。在实际应用中，需要根据具体的信号特性和采集要求进行合理的设计和优化。

技术实现思路

1、在技术实现要素：部分中引入了一系列简化形式的概念,该简化形式的概念均为本领域现有技术简化，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

2、本发明要解决的技术问题是提供一种用于数据量大、频带宽、高速采集应用场合，能提供良好的采集和测试精度的adc采集测试模块。

3、为解决上述技术问题，本发明提供的adc采集测试模块，包括：

4、前端调理单元，其输入端接收高频模拟信号，其用于将高频模拟信号进行差分变化、增益调节和低通滤波后输出至高速adc采集单元；

5、adc采集单元，其基于指定时钟进行信号采样，获得采样信号后输出至后端信号处理单元；

6、后端信号处理单元，其对采样信号进行功率谱估计获得采样信号的频谱性能。

7、优选的，进一步改进所述的adc芯片采集测试模块，adc采集单元采用单通道开关型adc；

8、前端调理单元内设有阻抗匹配电路，前端调理单元和adc采集单元之间设有阻抗匹配电路。

9、本发明的选择adc芯片内部不带缓冲器的开关型adc，在高频信号输入时，会带来以下两个问题，①随着时间和模式的变化，输入阻抗也会发生变化，②前端的滤波器的建立会因为有电荷反射注入回adc模拟输入端而产生误差。因此，本发明在设计调理电路时，通过对前后端输入、输出阻抗网络进行计算分析，加入了相应的匹配电阻和电容，可以在一定程度上减少以上两个问题带来的影响。

10、优选的，进一步改进所述的adc芯片采集测试模块，前端调理单元包括：

11、差分转换电路，其对接收高频模拟信号进行单端到差分的变换，得到差分信号输出至增益调节电路；

12、增益调节电路，其对差分信号进行增益调节；

13、滤波电路，其对调节后信号低通滤波处理，滤除高频干扰。

14、优选的，进一步改进所述的adc芯片采集测试模块，adc采集单元包括：

15、adc采样电路，其用于执行信号采样；

16、时钟电路，其提供adc采样时钟。

17、在adc电路设计中，要使得所选的数据转换器实现最佳性能，采样时钟电路的设计至关重要，好的时钟信号可以有效提高adc采样信号的信噪比。近年来，随着更多的应用场景中目标信号频率不断变大，这一点显得尤为重要。从根本上说，数据转换器的基本作用就是根据连续的模拟信号生成一组周期性的采样值，或着对离散信号周期性地进行取样。在这个过程中，时钟稳定性非常重要，它是数据精确转换的前提。时钟抖动就是指采样时钟的不稳定性，它会直接造成转换器对模拟信号真实取样时间的不确定性。

18、优选的，进一步改进所述的adc芯片采集测试模块，时钟电路是采用射频信号发生器、低抖动时钟发生器或外部时钟模块。

19、在本发明中，主要考虑了三种采样时钟输入方式，分别是方案1：采用射频信号发生器输出250mhz的时钟信号到系统，然后经过巴伦变压器耦合成差分时钟信号输入到adc。方案2：采用低抖动时钟发生器直接产生差分采样时钟输入到adc。方案3：利用电路设计的外部时钟模块，进行倍频、分频得到需要的采样时钟信号，并将其转化为差分形式输入到adc。对以上三种方法进行对比分析，由于方案1缺少能够输出250mhz时钟信号的实验设备，而方案3会引入的采样时钟会有明显的抖动情况，尤其是在采集高频率信号的应用场景中，这一点尤为明显，会明显降低转换器的信噪比等动态性能指标。因此，本发明将低抖动时钟发生器作为最优方案。

20、优选的，进一步改进所述的adc芯片采集测试模块，adc采样电路中模拟电压avdd和数字电压drvdd分开供电，并分别使用滤波电容进行滤波。模拟电压avdd和数字电压drvdd分开供电，分别使用滤波电容可以极大避免模拟信号对数字信号的干扰，最大限度提升了adc采样的准确性。

21、优选的，进一步改进所述的adc芯片采集测试模块，后端信号处理单元是fpga处理模块用于对采样信号进行加汉明窗函数和补零操作。

22、本发明应用于数据量大、频带宽、高速采集的应用场合，能提供良好的采集和测试精度，后续结合具体实施例对本发明的方案进行详细说明。

技术特征：

1.一种adc采集测试模块，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的adc芯片采集测试模块，其特征在于：adc采集单元采用单通道开关型adc；

3.如权利要求1所述的adc芯片采集测试模块，其特征在于，前端调理单元包括：

4.如权利要求1所述的adc芯片采集测试模块，其特征在于，adc采集单元包括：

5.如权利要求4所述的adc芯片采集测试模块，其特征在于：时钟电路是采用射频信号发生器、低抖动时钟发生器或外部时钟模块。

6.如权利要求4所述的adc芯片采集测试模块，其特征在于：adc采样电路中模拟电压avdd和数字电压drvdd分开供电，并分别使用滤波电容进行滤波。

7.如权利要求1所述的adc芯片采集测试模块，其特征在于：后端信号处理单元是fpga处理模块用于对采样信号进行加汉明窗函数和补零操作。

技术总结本发明公开了一种ADC采集测试模块，包括：前端调理单元，其输入端接收高频模拟信号，其用于将高频模拟信号进行差分变化、增益调节和低通滤波后输出至高速ADC采集单元；ADC采集单元，其基于指定时钟进行信号采样，获得采样信号后输出至后端信号处理单元；后端信号处理单元，其对采样信号进行功率谱估计获得采样信号的频谱性能。本发明能用于数据量大、频带宽、高速采集应用场合，能提供良好的采集和测试精度。技术研发人员：左磊,赵来钖,杨喜锐受保护的技术使用者：上海华虹集成电路有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/7/23