PScope數(shù)據(jù)采集軟件中的兩種平均功能的介紹

當(dāng)查看來自模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）的采樣輸出數(shù)據(jù)時(shí)，通常需要平均從一個(gè)周期到另一個(gè)周期的采樣塊。這將揭示有關(guān)ADC特性的更多細(xì)節(jié)，例如本底噪聲的真實(shí)形狀，并且還可以揭示低水平的雜散。凌力爾特公司的免費(fèi)數(shù)據(jù)采集軟件PScope為用戶提供了兩種不同的選項(xiàng)，用于平均收集的數(shù)據(jù)，這兩種選擇都是在頻域中完成的。第一個(gè)是功率平均，它是數(shù)據(jù)的基本平均值，bin是bin，從樣本到樣本。第二個(gè)矢量平均允許用戶通過相位對(duì)齊所有諧波來觀察非常低水平的雜散。這兩種功能都允許用戶快速評(píng)估ADC的性能，從而節(jié)省更多時(shí)間來完成最終設(shè)計(jì)。讓我們?cè)敿?xì)了解這兩種平均方法之間的差異。

功率平均

可以從PScope工具欄中選擇功率平均值（見圖1）。功率平均是所有平均中最基本的。它只是將頻域圖中的每個(gè)bin與前一個(gè)數(shù)據(jù)集合中相同bin中的前一個(gè)樣本相加，然后除以2.默認(rèn)情況下，PScope將平均20次，但此設(shè)置可在設(shè)置中更改菜單（見圖2）。通過增加這個(gè)數(shù)字，可以看到更好的噪聲基底表示，并且更準(zhǔn)確的馬刺水平將是顯而易見的。

在圖3中我們可以看到來自一個(gè)數(shù)據(jù)集合的采樣數(shù)據(jù)的FFT。本底噪聲峰值幅度約為20dB。在圖4中，我們可以看到5個(gè)平均周期后的本底噪聲。噪聲基底現(xiàn)在具有小于10dB的峰峰值幅度。這種平均形式將顯示噪聲基底的任何形狀，并將穩(wěn)定任何諧波含量的幅度，從而更準(zhǔn)確地測(cè)量這些諧波。在此模式下，SNR和SFDR結(jié)果都是準(zhǔn)確的。在查看連續(xù)采樣數(shù)據(jù)或需要采用精確諧波水平時(shí)，請(qǐng)使用此平均技術(shù)。

矢量平均

PScope中另一種可用的平均值是矢量平均。矢量平均是一種觀察深埋在本底噪聲中的雜散的技術(shù)，這是使用常規(guī)技術(shù)無法看到的。可在工具欄上的PScope中選擇（參見圖5）。 PScope使用的方法是查看基波的相位并將其旋轉(zhuǎn)，并在每個(gè)采樣后將相關(guān)的諧波歸零。然后使用幅度和相位信息對(duì)FFT數(shù)據(jù)進(jìn)行平均。由于基波及其諧波現(xiàn)在在相位上對(duì)齊，并且噪聲保持隨機(jī)相位，因此噪聲基底將下降，從而在恒定幅度下留下與基波諧波相關(guān)的任何內(nèi)容。圖6顯示了5次矢量平均周期后輸入數(shù)據(jù)的FFT。本底噪聲從-110dB降至-120dB。這將顯示低于本底噪聲10dB的任何諧波。矢量平均的進(jìn)一步周期將繼續(xù)降低顯示低水平雜散的噪聲基底。在此模式下，SFDR測(cè)量將是準(zhǔn)確的，但由于人為降低了本底噪聲，因此顯示的SNR無法準(zhǔn)確反映ADC的SNR。僅當(dāng)采樣時(shí)鐘和輸入信號(hào)相干且不使用窗口時(shí)，矢量平均才有用。當(dāng)諧波或其他雜散低于噪聲基底并需要測(cè)量時(shí)，使用矢量平均。

圖6.矢量平均5個(gè)周期后的數(shù)據(jù)

結(jié)論

無論是進(jìn)行簡(jiǎn)單的測(cè)量還是尋找隱藏的雜散，PScope都允許用戶進(jìn)行所需的測(cè)量。 PScope的高級(jí)功能，如功率和矢量平均，不僅允許用戶評(píng)估線性技術(shù)演示板上的高速ADC的性能，而且還提供了一種在需要數(shù)字信號(hào)處理的實(shí)際應(yīng)用中測(cè)試ADC的簡(jiǎn)單方法。 PScope是一個(gè)功能強(qiáng)大的工具，具有許多功能，有助于簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)過程，使客戶可以花更多時(shí)間設(shè)計(jì)系統(tǒng)而不是評(píng)估ADC。