38、基于傅里叶变换的模拟仪器实现与CODEC测试

基于傅里叶变换的模拟仪器实现与CODEC测试

1. 利用傅里叶变换实现模拟仪器

在信号测试中，多音波形的使用有一定的讲究。为了获得可接受的信噪比（S/N），建议使用窄带多音波形，因为宽带波具有更大的最大斜率值。

在多音测试中，带外测量存在不确定性。如图10.46所示的多音测试中，通带以上或以下的音调会大幅衰减，导致测量不准确。如果带外测试必须非常准确，可采用单音测试或分别进行带内和带外多音测试。

对于准确性估计，当主要是随机噪声误差时，先测量单音的不确定度U%，再将其外推到多音测试集。对于相对幅度为1/G的音调分量，不确定度为G × U。当U的单位为dB且小于1 dB时，这种方法是可接受的。不确定度应始终表示为均方根（RMS）、峰值、峰 - 峰值、可能误差或平均误差。对于高斯噪声不确定度，测量值之间的关系如表10.6所示。表10.7展示了一个稳定音调的幅度测量变化，预期的RMS不确定度为0.0208 dB，而实际观测到的不确定度为0.0212 dB。

在基于DSP的自动测试设备（ATE）的快速傅里叶变换（FFT）分析中，估计多音测量不确定度的步骤如下：
1. 确定被测设备（DUT）或数字化仪是否是量化失真的主要来源。
2. 用等效线性位数表示积分非线性误差（INL）。对于一个性能良好的15位或16位模数转换器（ADC），典型的积分线性度为14位。
3. 对于采用非线性编码或受噪声主导的DUT，通过将信噪比（S/N）表示为dB，然后除以6 dB来估计等效位数。例如，一个μ律编解码器的S/N为40 dB，因此等效线性量化误差为6.5位。
4. 根据等效位数计算量化源满量程范围内的有效量子数。
5. 用等效量子数表示