Test convertitori dati

Progettazione e test dei convertitori dati: le vostre sfide

Poiché i convertitori dati sostituiscono sempre più i sistemi RF tradizionali fino alla gamma GHz, è necessario porre maggiore attenzione alla validazione degli ADC e DAC per questi casi d'uso avanzati. Poiché i convertitori fungono da dispositivi di collegamento tra i domini analogico e digitale, qualsiasi sistema è valido tanto quanto lo è il suo convertitore. Un processore veloce e un amplificatore perfetto sono inutili se l'ADC/DAC non riesce a tenere il passo o introduce rumore e distorsioni significativi.

Le nuove generazioni di convertitori dati ad alta velocità sono progettate per soddisfare le esigenze di larghezze di banda e velocità di trasmissione in crescita, spingendo al limite la velocità di clock e la potenza di elaborazione digitale. Allo stesso tempo, fattori come la bassa latenza, il basso consumo energetico e l'efficiente dissipazione del calore aggiungono ulteriori sfide durante lo sviluppo e la verifica dei sistemi elettronici e a radiofrequenza.

La validazione dei convertitori da analogico a digitale e da digitale ad analogico, così come il test del consumo energetico del progetto, richiede misurazioni precise di diversi parametri chiave.

I parametri critici nei progetti dei convertitori includono:

• Rapporto segnale-rumore (SNR): definisce la sensibilità del convertitore confrontando il livello del segnale desiderato con il livello del rumore di fondo. È un parametro cruciale nella verifica dei sistemi RF e microonde, poiché un rapporto segnale-rumore (SNR) più elevato significa che il convertitore può distinguere più chiaramente i segnali dal rumore. Ciò si traduce in un miglioramento della qualità del segnale in uscita.
• Intervallo dinamico libero da spurie (SFDR): rappresenta il rapporto tra la potenza del segnale e la distorsione spuria più alta. Un SFDR più elevato indica una migliore prestazione nella minimizzazione dei segnali spurii indesiderati, il che è cruciale per mantenere l'integrità del segnale in sistemi che richiedono un ampio intervallo dinamico.
• Numero effettivo di bit (ENOB): combina SNR e SFDR in un'unica misura. È principalmente definito dal valore SFDR e indica quanti bit sono effettivamente utili nell'applicazione target, indipendentemente dalla risoluzione teorica del convertitore. Può essere approssimativamente calcolato come ENOB = SFDR/6,02 + 1,76 dB
• Risposta in frequenza: descrive come la parte analogica del convertitore si comporta in termini di sensibilità e copertura in frequenza attraverso diverse frequenze del segnale e larghezze di banda. Garantisce che il processo di conversione rimanga accurato e coerente su tutta la gamma di segnali di ingresso previsti.

Inoltre, vari fattori esterni nel design del target influenzano significativamente le prestazioni del convertitore. Tra queste:

• Qualità del segnale di clock: determina la temporizzazione del convertitore. Il rumore di fase, il jitter, le frequenze spurie e altre distorsioni nel clock influenzano direttamente l'accuratezza del segnale di uscita del convertitore.
• Alimentazione DC: fornisce l'energia necessaria al convertitore ed è spesso trascurata, ma è importante quanto il segnale di clock. Una corretta integrità dell'alimentazione DC è essenziale per mantenere un segnale del convertitore pulito e accurato.
• Integrità del segnale sulla scheda: qualsiasi diafonia o interferenza nel progetto target interagirà con e influenzerà la qualità del segnale intorno al convertitore.

Come menzionato sopra, i nuovi convertitori sono in grado di campionare segnali RF direttamente e sono spesso chiamati RF-DAC o RF-ADC. Per questi dispositivi, entra in gioco l'intera gamma di test RF. Ci sono due KPI principali per i convertitori dati in questo campo:

• Il test di intermodulazione con un segnale a 2 toni è l'approccio base per determinare le capacità RF e la distorsione.
• In casi d'uso dedicati, viene eseguita la validazione EVM utilizzando la forma d'onda target per garantire un basso tasso di errore di bit.

Le nuove generazioni di convertitori dati ad alta velocità devono rispondere all'esigenza di crescita della larghezza di banda e della velocità di trasmissione dei dati e impongono requisiti sempre più stringenti alla velocità di clock e alla potenza di elaborazione digitale. Aspetti quali il basso consumo energetico e la dissipazione del calore pongono ulteriori sfide durante lo sviluppo e la verifica dei sistemi elettronici e a radiofrequenza.

Le nostre soluzioni all'avanguardia per il test dei convertitori dati

Rohde & Schwarz è il vostro partner innovativo quando si tratta di convertitori dati moderni ad alta velocità. Offriamo soluzioni di misura e collaudo che affrontano efficacemente le sfide del collaudo dei convertitori dati.

• Integrità del segnale e dell'alimentazione: il potenziamento degli oscilloscopi con le sonde appropriate per l'analisi ad alta velocità e di potenza può convalidare sia l'integrità del segnale che quella dell'alimentazione. Inoltre, gli analizzatori di rete vettoriali con l'analisi nel dominio del tempo misurano i diagrammi a occhio per qualsiasi rete che fornisca segnali intorno ai convertitori.
• Validazione del clock: i clock guidano i convertitori. La caratterizzazione dei clock è una specialità degli analizzatori di rumore di fase. Forniscono anche misurazioni istantanee del jitter su un intervallo definibile dall'utente. Una caratteristica unica del modello R&S FSWP è il suo analizzatore integrato di spettro e segnali, che supporta anche l'esame dei segnali di uscita DAC sulla stessa piattaforma.
• Erogazione ottimale del segnale di clock: le sorgenti analogiche di Rohde & Schwarz, in particolare il modello R&S®SMA100B, sono strumenti collaudati e affidabili per valutare le reali prestazioni dei convertitori dati grazie al jitter e alle spurie più bassi.
• Sorgente pulita di segnale d'ingresso: il modello R&S®SMA100B serve anche come eccellente sorgente di segnale d'ingresso CW pulito per la validazione degli ADC, mentre i generatori di segnali vettoriali forniscono qualsiasi segnale di prova modulato in base all'applicazione target.
• Caratterizzazione completa dell'uscita DAC: gli analizzatori di segnale forniscono una visione completa dell'uscita dei DAC.
• Alimentazione adeguata in corrente continua: Infine, ma non meno importante, gli alimentatori puliti, con il rumore più basso e un'eccellente integrità della potenza, sono essenziali per mantenere prestazioni ottimali del convertitore.