有效位測試評估數字化儀器動態性能

這是一篇關于有效位測試評估數字化儀器動態性能的指南性文章，主要介紹了有效位的基本概念、誤差來源、測試流程以及其它動態性能測試方法。以下是對這些核心內容的簡要概述：

 1. 有效位的基本概念：

定義與作用：有效位（ENOB）用于評估數字化器件的動態性能，表示設備在不同頻率下表示信號的能力。

頻率影響：隨著信號頻率的增加，數字化器件的有效位會下降，表現為噪聲電平提高。

計算公式：有效位與信噪比（SNR）有關，公式包括EB = log?(SNR) - 1/2log?(1.5) - log?(A/FS)等。

2. 數字化過程中的誤差來源：

基本誤差：包括量化誤差、DC偏置、增益誤差、非線性度、相位誤差、隨機噪聲等。

孔徑不確定性：與信號頻率和幅度相關，信號斜率越陡，孔徑不確定性導致的誤差越大。

其它誤差：如頻率不準確性、數字誤差、觸發抖動等。

3. 有效位測量流程：

測試設置：使用理想正弦波作為測試信號，通過低通濾波器（可選）輸入到被測數字化器中。

數據分析：計算理想正弦波與數字化正弦波之差，得到rms誤差值，進而計算有效位數。

注意事項：測試信號幅度和頻率對有效位有顯著影響，需保證信號源性能優于被測器件。

4. 其它動態性能測試方法：

FFT測試：測量本底噪聲和諧波失真，通過計算數字化正弦波測試信號的快速傅里葉變換（FFT）完成。

頻譜平均測試：逐點平均計算頻譜平均值，更簡便地查看和分析本底噪聲和諧波。

直方圖測試：研究數字化信號代碼密度，顯示每個代碼的發生頻率，用于檢測代碼丟失和線性度誤差。

5. 有效位測試的注意事項：

信號平均處理：在有效位測試中，對信號進行平均處理可以降低噪聲，提高有效位數，但需指明平均次數。

觸發抖動：應在單次模式下捕獲測試信號以消除觸發抖動影響，或在重復觸發和等效取樣時使用信號平均處理。

內置信號平均功能：某些數字化儀器使用高分辨率平均功能，可能導致測試結果夸大，需在相同工作模式下進行比較。

這篇文章為評估數字化儀器的動態性能提供了詳細的指南，通過有效位測試及其它動態性能測試方法，展示了如何全面了解數字化器件的性能特點。