数据采集系统（DAS）将模拟信号转换为数字格式，然后经过数字信号处理器的分析凯时k66开户，从而析取有用的信息。成像、音频以及振动分析等有些应用要求DAS具有高信噪比（SNR）和超低总谐波失真（THD）。

　　开发宽动态范围DAS带来众多设计和测试挑战。主要的测试挑战是缺乏具有较好THD和SNR的信号源凯时k66开户。当DAS的额定值为100dB SNR和-120dB THD时，信号发生器的THD和SNR就成为关键因素凯时k66开户。

　　本文介绍数字预失真如何改善数字信号发生器的失真性能，从而支持测量THD为-120dB的超低失真DAS。

　　为了对DAS的THD进行特征分析凯时k66开户凯时k66开户，应将无失真的理想正弦波连接到系统输入。此时凯时k66开户凯时k66开户，在DAS的输出测量DAS非线性引起的THD。

　　为保证在输出测得的THD是由DAS非线性造成的，所用信号发生器的失真与被测DAS相比应能够忽略不计。然而，大多数信号发生器的性能往往不足以测量THD优于-120dB的超低失真DAS。所以，为了评估以及保证DAS测量质量，我们需要改进信号发生器的失真性能凯时k66开户。

　　DAS的主要信号通路设计采用低失真和低噪声器件凯时k66开户。实验采用MAX11905DIFEVKIT宽动态和超低失线DIFEVKIT DAS有三个主要器件：

　　测试DAS动态性能的测试配置如图1所示。低失真信号发生器为Audio Precision （AP） 2722凯时k66开户。

　　Audio Precision 2722用于产生全差分10kHz正弦波信号凯时k66开户，施加到增益为1V/V 的MAX44205驱动器。MAX11905ADC工作在全差分模式，VREF= 3V凯时k66开户，由MAX6126电压基准提供。信号分析仪和ADC同步至相同的时钟发生器，以实现相干采样测量。

　　图2所示为利用图1中测试配置测得的DAS动态性能结果。ADC的采样率为1.6MSPS。

　　97.3dB SNR相对较好凯时k66开户凯时k66开户，但输出处的谐波高于DAS的期望值凯时k66开户凯时k66开户。如我们后文所说，受信号发生器的失真所限，THD测量值为-112dB。

　　应用数字修正技术凯时k66开户，以改善数字信号发生器的失真或THD。向数字信号中增加谐波以消除或降低数/模转换器引起的谐波的过程称为数字预失真或数字线所示为典型数字信号发生器的主要电路方框图。

　　式1表示连接到DAC来产生模拟输出信号的正弦波数字采样凯时k66开户。式1、2、3凯时k66开户、4和5的颜色分别对应图3中的相应方框。

　　式2表示信号发生器的模拟输出。式2中的红色项表示DAC和缓冲器（图3中的红色部分）引起的2次和3次谐波凯时k66开户。

　　图3中，以蓝色表示的数字预失真部分增加幅值相当但极性相反的谐波凯时k66开户，以消除发生器输出的谐波。式3表示经过数字预失真后的波形。

　　其中yd_DPD为应用预失线产生的信号应用到DAC（见图3）凯时k66开户。因此，发生器输出的新波形为：

　　其中ya_DPD为具有数字预失线次谐波中幅值相当、极性相反的部分彼此抵消凯时k66开户凯时k66开户，因此形成式5：

　　选择2次和3次谐波来产生数字预失真波形的过程是一种迭代法，在下文中详述。

　　正弦波（D/A）模式用于图2和8所示的测量，任意波（D/A）模式用于图5、6和7所示的测量。

　　在图2所示的测量中，信号发生器提供10kHz正弦波，用于评估DAS性能。为实施数字预失真凯时k66开户，我们使用信号发生器的任意波模式（见图3）。我们使用MATLAB程序产生10kHz正弦波的数字采样，形成.wav格式文件。现在，可将这些数字采样装载到信号发生器，然后利用集成DAC将其转换为10kHz模拟正弦波。本测试中使用的信号发生器具有内部缓冲器，最大容量可储存16凯时k66开户，384个数字采样。

　　展示数字预失线所示的配置凯时k66开户，利用任意波形发生器产生10kHz正弦波凯时k66开户凯时k66开户。频谱分析仪测量信号发生器的失线kHz陷波滤波器对基波信号进行衰减，以减小频谱分析仪的失线：消除谐波的测试配置凯时k66开户。

　　图6所示为陷波滤波器之后、对装载至信号发生器的内部缓冲器的数字采样进行数字预失线：数字修正之后的性能凯时k66开户。

　　需要谨慎实施数字预失真凯时k66开户凯时k66开户，每次降低一种谐波分量。按照式3，将所有与3次谐波相关的参数设置为0凯时k66开户，降低2次谐波。从图5可知凯时k66开户，FFT中的2次谐波大约为-112dB凯时k66开户，相当于2.5μV。在-2.5μV至+2.5μV之间迭代选择A2的值，验证哪种幅值有助于降低2次谐波。经过几次迭代，A2 = -1.5μV可降低2次谐波。也利用φ_2进一步降低谐波。采用A2 = -1.5μV，以及φ_2 = -45°，产生消除2次谐波的最佳效果，如图6所示。利用相同的迭代方法，A3 = -0.5μV与φ_3 = 45°相组合时凯时k66开户，产生最佳效果凯时k66开户，如图6所示。

　　使用任意波（D/A）模式时的谐波通过数字预失真进行抵消。然而凯时k66开户凯时k66开户，与使用正弦波（D/A）模式相比，在任意波（D/A）模式下观察到SNR性能下降。

　　图8所示为DAS在1.6Msps时的性能凯时k66开户凯时k66开户，使用信号发生器提供的正弦波（D/A）发生器模式。数据表明，与任意波模式相比，该模式下的信号发生器有2dB的SNR改善凯时k66开户凯时k66开户。

　　本文介绍了可通过数字预失真技术改善数字信号发生器的THD，从而支持对超低失真DAS进行评估凯时k66开户凯时k66开户。文章也演示了如何利用陷波滤波器消除基频，从而提高信号分析仪的线性度凯时k66开户。测试结果证明，数字预失线DIFEVKIT的THD改善了8.2dB，从-112dB降低至-120.2dB凯时k66开户。

　　引用地址：如何利用数字信号发生器测量THD为-120dB的超低失真DAS上一篇：采用ZDS2024 Plus示波器进行电源纹波的测试下一篇：如何使用PicoScope PC示波器对CD播放器的音频频谱进行分析

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