使用PScope的平均函数

在查看模数转换器（ADC）的采样输出数据时，通常需要对每个周期的采样块进行平均。这将揭示有关ADC特性的更多详细信息，例如本底噪声的真实形状，也可能揭示低电平杂散。凌力尔特的免费数据收集软件 PScope 为用户提供了两种不同的选项来平均收集的数据，这两种选项都是在频域中完成的。第一种是功率平均法，它是数据的基本平均值，从样本到样本的箱对箱。第二种是矢量平均，允许用户通过相位对齐所有谐波来查看非常低电平的杂散。这两种特性都允许用户快速评估ADC的性能，从而腾出更多时间进行终端设计。让我们更详细地了解这两种平均方法之间的区别。

功率平均

可以从 PScope 工具栏中选择功率平均（参见图 1）。功率平均是所有平均中最基本的。它只是取频域图中的每个箱，将其与上一个数据收集中同一箱中的前一个样本相加，然后除以 2。默认情况下，PScope 平均为 20 次，但可以在设置菜单中更改此设置（请参阅图 2）。通过增加这个数字，可以看到本底噪声的更好表示，并且杂散水平将更加准确。

图1.启用功率平均。

图2.更改默认平均设置。

在图 3 中，我们可以看到来自一个数据收集的采样数据的 FFT。本底噪声的峰峰值幅度约为20dB。在图4中，我们可以看到5个平均周期后的本底噪声。本底噪声现在的峰峰值幅度小于10dB。这种形式的平均将显示本底噪声的任何形状，并将稳定任何谐波成分的幅度，从而更准确地测量这些谐波。在此模式下，SNR 和 SFDR 结果都将准确。在查看连续采样数据或需要获取准确的谐波电平时，请使用此平均技术。

图3.从一个数据收集中抽样数据。

图4.5个平均周期后的本底噪声。

矢量平均

PScope 中可用的另一种平均类型是向量平均。矢量平均是一种查看深埋在本底噪声中的杂散的技术，使用普通技术无法看到这些杂散。它可以在工具栏上的 PScope 中选择（参见图 5）。PScope 使用的方法是查看基波的相位，并在每个采样后将其和相关谐波旋转为零。然后使用幅度和相位信息对FFT数据进行平均。由于基波及其谐波现在同相对齐，并且噪声保持随机相位，因此本底噪声将下降，使任何与基波谐波相关的内容都保持在恒定幅度。图6显示了5个矢量平均周期后输入数据的FFT。本底噪声从–110dB下降到–120dB。这将揭示比本底噪声低10dB的任何谐波。矢量平均的进一步周期将继续降低本底噪声，显示低电平杂散。在这种模式下，SFDR测量将是准确的，但由于人为降低了本底噪声，显示的SNR不能准确反映ADC的SNR。矢量平均仅在采样时钟和输入信号相干且不使用窗口时有用。当谐波或其他杂散低于本底噪声并需要测量时，使用矢量平均。

图5.启用矢量平均。

图6.矢量平均 5 个周期后的数据。

结论

无论是进行简单的测量还是寻找隐藏的杂散，PScope 都允许用户进行所需的测量。PScope 的高级功能（如功率和矢量平均）不仅允许用户在凌力尔特演示板上评估高速 ADC 的性能，而且还提供了一种在需要数字信号处理的实际应用中测试 ADC 的简单方法。PScope 是一款功能强大的工具，具有许多功能，可帮助简化设计过程，使客户能够将更多时间用于设计系统，而不是评估 ADC。

审核编辑：郭婷