如何为系统仿真对数据转换器进行建模？
本文将推出一系列文章，探讨如何为系统仿真的数据转换器建模。
工程师们经常想知道。在处理各种设计进度紧张的项目时，他们经常想知道他们想找到答案但没有时间的问题。他们仍然想知道。
在他的工程工作过程中，您的作者想知道有关与rf模拟信号以及i和q数字信号之间的数据传输的各种问题。最近，他有时间寻求其中一些问题的答案，并在技术文章中提供了他能够获得的任何结果。前面的一篇文章讨论了”i和q合并和分离应该以数字方式还是模拟方式进行？“和另一个提供”良好通信链路性能的要求.
最初文章中的图1显示了直接rf数模转换和直接rf模数转换的选项。（请注意，数模转换器{dac}和模数转换器{adc}统称为“数据转换器”。
图 1（a）.
调制器
图 1（b）.
解调器
在那篇文章中，您的作者想知道的一件事是：图1中的dac和adc对良好的通信链路性能的质量要求是什么？关于这个问题似乎没有太多出版物。
这让他想知道，如果他要模拟通信链路中的数据转换器，应该如何建模？
对于误码率 （ber） 模拟，将发现的误码数除以计算 ber 的总位数。对于具有统计显著性的结果，应该计算几百到一千个错误。即使对于 10-4 的相当高的 ber;计算 500 个错误需要 500 万位。为了使仿真在合理的短时间内运行，必须找到一个相当简单的模型，该模型可以充分捕获所有相关的数据转换器特性。
本文描述了他找到的信息。将讨论分成关于adc和dac的讨论是很有用的。版本 .02 中添加的注释;本文不考虑σ-δ型数据转换器。
模数转换器 （adc） 的型号
下面的参考文献 [4] 至 [18] 讨论了 adc 的分析、模型、仿真、测试和规格。特别是[13]、[14]、[16]和[17]提出了对adc性能的某些方面进行建模的模型。作为一名工程师，您的作者想知道是否有可能使用更简单、更易于理解的模型。
图2显示了5位adc的量化。有 2 个5 = 32 级。由于输入可以是正输入，也可以是负输入，因此称为双极性输入adc。您的作者想知道的一个方面是峰值和平均信号之间相对于满量程 （fs） 的 db 之间的差异。
图2.
图2中信号的峰值电压在+0.9375伏（fs+）和-1伏（fs-）之间;这是 ±1 伏到一个很好的近似值。
rf工程师习惯于处理信号的均方根值。正弦波的均方根值为0.707伏，相对于fs为3 db。由于这在过去使您的作者感到困惑，他选择定义单位dbpeakfs（信号相对满量程的电压峰值db）和dbrmsfs（信号相对于满量程的均方根值的db）。
另一个问题涉及有人关心的adc输出带宽。对于adc的早期音频应用，人们通常担心完整的奈奎斯特带宽。
但是，对于图1（b）所示的直接rf采样，仅关注信号占用的奈奎斯特频带部分，加上少量保护频带。这导致作者定义了“相关带宽”，如图 3 所示。
“感兴趣的带宽”是由数字信号处理（dsp）处理的带宽。它通常是所需的信号带宽或更宽一点。
图3.
请注意，在图3中，尽管信号和“相关”带宽相同，但两者的中心频率却不同。这可能是由于第一篇文章中描述的带通采样，其中adc时钟充当混频器的本振。adc时钟的频率将表示为fs。奈奎斯特频率 = f奈奎斯特 = fs/2.
选择用于实现模型的输入信号
为了表征 adc 以创建良好的模型，有必要定义有用的输入信号。大多数 adc 规格都是使用单个正弦波输入创建的。然而，由于它的带宽为 0 hz 并且没有包络变化，因此它看起来不是一个很好的信号。如图 4 所示，2 音输入具有大于 0 hz 的带宽并且具有幅度变化。使用两个高质量信号源和正确的功率组合很容易在测试台上生成。此外，大多数数据表都有一些关于 2 音输入的设备性能的信息。
图 4。
[4] 和 [12] 中还提出了双音测试信号。已提出的其他测试信号包括具有任意频谱形状的高斯输入 [17] 和 am 或 fm 信号 [5]。通常，这些需要不太常见的信号发生器，并且通常不会在数据表中显示为测试输入。
在下一篇文章中，我们将讨论使用有效位数 (enob) 的 adc 模型。
参考
一般信息
[1] 韦斯利·布罗德斯基； “i 和 q 合并和分离应该数字化还是模拟化？”； wesbrodsky 无线通信白皮书：wbwc.01； 2014
[2] 马洛贝蒂，佛朗哥；数据转换器；施普林格出版社； 2007年
[3] vantrees，harry l；检测、估计和调制理论，第三部分，雷达/声纳信号处理和噪声中的高斯信号；约翰·威利父子公司； 1971. 附录：“带通信号、系统和过程的复杂表示”
adc 分析、模型、仿真、测试和规范
[4] 金硕珍；埃尔基斯，r.； peckerar, martin，“卫星通信系统中高速模数转换器的设备验证测试”，instrumentation and measurement，ieee transactions on，第 58 卷，第 2 期，第 270,280 页，2009 年 2 月
[5] 韦德拉尔，j.； fexa, p.； svatos, j.，“使用 am 和 fm 信号进行 adc 测试”，仪器和测量技术会议 (i2mtc)，2010 年 ieee，卷，第 508,511 页，2010 年 5 月 3-6 日
[6] 沃尔特·凯斯特； “adc 输入噪声的好的、坏的和丑陋的方面——没有噪声就是好噪声吗？”；模拟设备教程 mt-004； 2008年
[7] 阿兰兹，亚历克斯；布兰农，布拉德；里德，罗布； 《了解高速adc测试与评估》； analog devices 应用笔记 an-835； 2010
[8] 沃尔特·凯斯特； “了解 sinad、enob、snr、thd、thd + n 和 sfdr，这样您就不会迷失在本底噪声中”；模拟设备教程 mt-003； 2008年
[9] 品川，m.；赤泽由纪夫； wakimoto, tsutomu，“高速采样系统的抖动分析”，固态电路，ieee 期刊，第 25 卷，第 1 期，第 220,224 页，1990 年 2 月
[10] 胡梅尔斯;艾恩斯;库克;papantonopoulos，i，“使用非迭代程序表征adc”，电路和系统，1994年。iscas '94.， 1994 ieee国际研讨会 ， vol.2， no.， pp.5，8 vol.2， 30 may - 2 jun 1994
[11] 德马特奥·加西亚;armada，ag.，“带通σ-δ调制对ofdm信号的影响”，消费电子，ieee transactions on ，vol.45，no.2，pp.318，326，1999年5月
[12] abuelma'atti，muhammad taher，“非单调性对a/d转换器互调性能的影响”，communications，ieee transactions on，vol.33，no.8，pp.839，843，aug 1985
[13] 特拉弗索;米里;帕西尼;filicori，f.，“基于改进的volterra系列的非线性动态s/h-adc器件模型：识别过程和商业cad工具实现”，仪器仪表与测量，ieee transactions on ，vol.52，no.4，pp.1129，1135，2003年8月
[14] 弗雷兹;北卡罗来纳州比约塞尔;肯尼;sperlich，r.，“使用动态积分非线性模型预测adc中的谐波失真”，行为建模和仿真研讨会，2009年。bmas 2009。ieee，第 102，107 页，2009 年 9 月 17-18 日
[15] 凯斯特，沃尔特;“adc噪声系数——经常被误解和误解的规范”;adi公司教程mt-006 ;2014
[16] 布兰农，布拉德;麦克劳德，汤姆;“adisimadc如何对adc进行建模”;adi公司应用笔记an-737;2009
[17] dardari，d.，“ofdm 接收器中的联合削波和量化效应表征”，电路和系统 i：常规论文，ieee transactions on，vol.53，no.8，pp.1741，1748，2006 年 8 月
[18] 拉夫拉多，佩德罗·米格尔;德卡瓦略;pedro，jose carlos，“非线性系统中信噪比和失真比退化的评估”，微波理论与技术，ieee transactions on，vol.52，no.3，pp.813，822，2004年3月
[18a] 格雷，罗伯特·“量化噪声光谱”;信息论，ieee学报;第36卷，第6期;1990年11月;第 1220 页至第 1244 页。
dac 分析、模型、仿真、测试和规格
[19] 维克纳;谭念祥，“电信用cmos数模转换器建模”，电路与系统ii：模拟和数字信号处理，ieee transactions on ，vol.46，no.5，pp.489，499，1999年5月
[20] 安格里萨尼;d'arco， m.， “modeling timing 抖动效应in digital--analog converters，” instrumentation and measurement， ieee transactions on， vol.58， no.2， pp.330，336， feb. 2009
[21] 达普佐;达科;利卡多;vadursi， m.， “modeling dac 输出波形，” instrumentation and measurement， ieee transactions on， vol.59， no.11， pp.2854，2862， nov. 2010
[22] 米德里齐，i;zeki， a， “电流控制数模转换器：功能规范、设计基础和行为建模”，天线和传播杂志，ieee，第 52 卷，第 4 期，第 197，208 页，2010 年 8 月
[23] 李相敏;塔莱，s.m.;萨里帕利;dongwon seo，“基带无线发送器dac的时钟相位噪声诱导tx泄漏估计”，电路和系统ii：快速简报，ieee transactions on ，vol.59，no.5，pp.277，281，2012年5月
[24] 纳乌斯;莫尔切;德霍斯;巴拉克;ghazel，a，“wirelesshd系统规范的新型行为dac建模技术”，electronics，circuits，and systems，2009。icecs 2009。第16届ieee国际会议，第16卷，第543，546页，2009年12月13-16日
[25] 裴奇泰克;申昌永； powers, ej，“在存在非线性的情况下使用选定映射的 ofdm 系统的性能分析”，无线通信，ieee 交易，第 12 卷，第 5 期，第 2314、2322 页，2013 年 5 月
[26] ling, wa，“直接检测离散多音中的整形量化噪声和削波失真”，lightwave technology，journal of，第 32 卷，第 9 期，第 1750、1758 页，2014 年 5 月 1 日
[27] 恩格尔，g.；德国法格； toledano, a，“rf 数模转换器支持通信信号的直接合成”，communications magazine，ieee，第 50 卷，第 10 期，第 108,116 页，2012 年 10 月
[28] 皮尔逊，克里斯； “高速数模转换器基础知识”；德州仪器应用报告 slaa523a； 2012
[29]贾斯汀·蒙森； 《了解高速dac测试与评估》； analog devices 应用笔记 an-928； 2013
TCL被LG起诉专利侵权 涉及三项LTE技术
光纤激光器的工作原理
友尚推出了的电机空气压缩机解决方案
区块链为何在比特币猛涨的情况下一脸冷漠
接触器不吸合如何处理
如何为系统仿真对数据转换器进行建模？
面板厂产能恐过剩 10月起价跌显现供过于求
嵌入式Linux-Qt环境搭建 Qt程序运行测试
QMC独家技术开发出的高效率Micro LED巨量转移设备
台达UPS再创佳绩 成功入驻吉林联通
3PEAK思瑞浦发布全新汽车级LIN收发器系列产品
直流二倍压整流电路图（多谐振荡电路/时基电路NE555/变压器）
湖北大学研制超稳定纳米卷轴，用于食品安全光电传感
镭神智能3D SLAM解决方案助力叉车行业转型升级！
南开大学孙军教授：逆流而上，为光电材料尽一份力
全球无晶圆/IC市场将保持增速,促进半导体产业的发展
什么是信标链区块
NI发布业界最高精度的PXI源测量单元
苏州视立得Type-C接头有无外壳的机器视觉检测技术
USB转UART桥接芯片DPU02介绍
工程师们经常想知道。在处理各种设计进度紧张的项目时，他们经常想知道他们想找到答案但没有时间的问题。他们仍然想知道。
在他的工程工作过程中，您的作者想知道有关与rf模拟信号以及i和q数字信号之间的数据传输的各种问题。最近，他有时间寻求其中一些问题的答案，并在技术文章中提供了他能够获得的任何结果。前面的一篇文章讨论了”i和q合并和分离应该以数字方式还是模拟方式进行？“和另一个提供”良好通信链路性能的要求.
最初文章中的图1显示了直接rf数模转换和直接rf模数转换的选项。（请注意，数模转换器{dac}和模数转换器{adc}统称为“数据转换器”。
图 1（a）.
调制器
图 1（b）.
解调器
在那篇文章中，您的作者想知道的一件事是：图1中的dac和adc对良好的通信链路性能的质量要求是什么？关于这个问题似乎没有太多出版物。
这让他想知道，如果他要模拟通信链路中的数据转换器，应该如何建模？
对于误码率 （ber） 模拟，将发现的误码数除以计算 ber 的总位数。对于具有统计显著性的结果，应该计算几百到一千个错误。即使对于 10-4 的相当高的 ber;计算 500 个错误需要 500 万位。为了使仿真在合理的短时间内运行，必须找到一个相当简单的模型，该模型可以充分捕获所有相关的数据转换器特性。
本文描述了他找到的信息。将讨论分成关于adc和dac的讨论是很有用的。版本 .02 中添加的注释;本文不考虑σ-δ型数据转换器。
模数转换器 （adc） 的型号
下面的参考文献 [4] 至 [18] 讨论了 adc 的分析、模型、仿真、测试和规格。特别是[13]、[14]、[16]和[17]提出了对adc性能的某些方面进行建模的模型。作为一名工程师，您的作者想知道是否有可能使用更简单、更易于理解的模型。
图2显示了5位adc的量化。有 2 个5 = 32 级。由于输入可以是正输入，也可以是负输入，因此称为双极性输入adc。您的作者想知道的一个方面是峰值和平均信号之间相对于满量程 （fs） 的 db 之间的差异。
图2.
图2中信号的峰值电压在+0.9375伏（fs+）和-1伏（fs-）之间;这是 ±1 伏到一个很好的近似值。
rf工程师习惯于处理信号的均方根值。正弦波的均方根值为0.707伏，相对于fs为3 db。由于这在过去使您的作者感到困惑，他选择定义单位dbpeakfs（信号相对满量程的电压峰值db）和dbrmsfs（信号相对于满量程的均方根值的db）。
另一个问题涉及有人关心的adc输出带宽。对于adc的早期音频应用，人们通常担心完整的奈奎斯特带宽。
但是，对于图1（b）所示的直接rf采样，仅关注信号占用的奈奎斯特频带部分，加上少量保护频带。这导致作者定义了“相关带宽”，如图 3 所示。
“感兴趣的带宽”是由数字信号处理（dsp）处理的带宽。它通常是所需的信号带宽或更宽一点。
图3.
请注意，在图3中，尽管信号和“相关”带宽相同，但两者的中心频率却不同。这可能是由于第一篇文章中描述的带通采样，其中adc时钟充当混频器的本振。adc时钟的频率将表示为fs。奈奎斯特频率 = f奈奎斯特 = fs/2.
选择用于实现模型的输入信号
为了表征 adc 以创建良好的模型，有必要定义有用的输入信号。大多数 adc 规格都是使用单个正弦波输入创建的。然而，由于它的带宽为 0 hz 并且没有包络变化，因此它看起来不是一个很好的信号。如图 4 所示，2 音输入具有大于 0 hz 的带宽并且具有幅度变化。使用两个高质量信号源和正确的功率组合很容易在测试台上生成。此外，大多数数据表都有一些关于 2 音输入的设备性能的信息。
图 4。
[4] 和 [12] 中还提出了双音测试信号。已提出的其他测试信号包括具有任意频谱形状的高斯输入 [17] 和 am 或 fm 信号 [5]。通常，这些需要不太常见的信号发生器，并且通常不会在数据表中显示为测试输入。
在下一篇文章中，我们将讨论使用有效位数 (enob) 的 adc 模型。
参考
一般信息
[1] 韦斯利·布罗德斯基； “i 和 q 合并和分离应该数字化还是模拟化？”； wesbrodsky 无线通信白皮书：wbwc.01； 2014
[2] 马洛贝蒂，佛朗哥；数据转换器；施普林格出版社； 2007年
[3] vantrees，harry l；检测、估计和调制理论，第三部分，雷达/声纳信号处理和噪声中的高斯信号；约翰·威利父子公司； 1971. 附录：“带通信号、系统和过程的复杂表示”
adc 分析、模型、仿真、测试和规范
[4] 金硕珍；埃尔基斯，r.； peckerar, martin，“卫星通信系统中高速模数转换器的设备验证测试”，instrumentation and measurement，ieee transactions on，第 58 卷，第 2 期，第 270,280 页，2009 年 2 月
[5] 韦德拉尔，j.； fexa, p.； svatos, j.，“使用 am 和 fm 信号进行 adc 测试”，仪器和测量技术会议 (i2mtc)，2010 年 ieee，卷，第 508,511 页，2010 年 5 月 3-6 日
[6] 沃尔特·凯斯特； “adc 输入噪声的好的、坏的和丑陋的方面——没有噪声就是好噪声吗？”；模拟设备教程 mt-004； 2008年
[7] 阿兰兹，亚历克斯；布兰农，布拉德；里德，罗布； 《了解高速adc测试与评估》； analog devices 应用笔记 an-835； 2010
[8] 沃尔特·凯斯特； “了解 sinad、enob、snr、thd、thd + n 和 sfdr，这样您就不会迷失在本底噪声中”；模拟设备教程 mt-003； 2008年
[9] 品川，m.；赤泽由纪夫； wakimoto, tsutomu，“高速采样系统的抖动分析”，固态电路，ieee 期刊，第 25 卷，第 1 期，第 220,224 页，1990 年 2 月
[10] 胡梅尔斯;艾恩斯;库克;papantonopoulos，i，“使用非迭代程序表征adc”，电路和系统，1994年。iscas '94.， 1994 ieee国际研讨会 ， vol.2， no.， pp.5，8 vol.2， 30 may - 2 jun 1994
[11] 德马特奥·加西亚;armada，ag.，“带通σ-δ调制对ofdm信号的影响”，消费电子，ieee transactions on ，vol.45，no.2，pp.318，326，1999年5月
[12] abuelma'atti，muhammad taher，“非单调性对a/d转换器互调性能的影响”，communications，ieee transactions on，vol.33，no.8，pp.839，843，aug 1985
[13] 特拉弗索;米里;帕西尼;filicori，f.，“基于改进的volterra系列的非线性动态s/h-adc器件模型：识别过程和商业cad工具实现”，仪器仪表与测量，ieee transactions on ，vol.52，no.4，pp.1129，1135，2003年8月
[14] 弗雷兹;北卡罗来纳州比约塞尔;肯尼;sperlich，r.，“使用动态积分非线性模型预测adc中的谐波失真”，行为建模和仿真研讨会，2009年。bmas 2009。ieee，第 102，107 页，2009 年 9 月 17-18 日
[15] 凯斯特，沃尔特;“adc噪声系数——经常被误解和误解的规范”;adi公司教程mt-006 ;2014
[16] 布兰农，布拉德;麦克劳德，汤姆;“adisimadc如何对adc进行建模”;adi公司应用笔记an-737;2009
[17] dardari，d.，“ofdm 接收器中的联合削波和量化效应表征”，电路和系统 i：常规论文，ieee transactions on，vol.53，no.8，pp.1741，1748，2006 年 8 月
[18] 拉夫拉多，佩德罗·米格尔;德卡瓦略;pedro，jose carlos，“非线性系统中信噪比和失真比退化的评估”，微波理论与技术，ieee transactions on，vol.52，no.3，pp.813，822，2004年3月
[18a] 格雷，罗伯特·“量化噪声光谱”;信息论，ieee学报;第36卷，第6期;1990年11月;第 1220 页至第 1244 页。
dac 分析、模型、仿真、测试和规格
[19] 维克纳;谭念祥，“电信用cmos数模转换器建模”，电路与系统ii：模拟和数字信号处理，ieee transactions on ，vol.46，no.5，pp.489，499，1999年5月
[20] 安格里萨尼;d'arco， m.， “modeling timing 抖动效应in digital--analog converters，” instrumentation and measurement， ieee transactions on， vol.58， no.2， pp.330，336， feb. 2009
[21] 达普佐;达科;利卡多;vadursi， m.， “modeling dac 输出波形，” instrumentation and measurement， ieee transactions on， vol.59， no.11， pp.2854，2862， nov. 2010
[22] 米德里齐，i;zeki， a， “电流控制数模转换器：功能规范、设计基础和行为建模”，天线和传播杂志，ieee，第 52 卷，第 4 期，第 197，208 页，2010 年 8 月
[23] 李相敏;塔莱，s.m.;萨里帕利;dongwon seo，“基带无线发送器dac的时钟相位噪声诱导tx泄漏估计”，电路和系统ii：快速简报，ieee transactions on ，vol.59，no.5，pp.277，281，2012年5月
[24] 纳乌斯;莫尔切;德霍斯;巴拉克;ghazel，a，“wirelesshd系统规范的新型行为dac建模技术”，electronics，circuits，and systems，2009。icecs 2009。第16届ieee国际会议，第16卷，第543，546页，2009年12月13-16日
[25] 裴奇泰克;申昌永； powers, ej，“在存在非线性的情况下使用选定映射的 ofdm 系统的性能分析”，无线通信，ieee 交易，第 12 卷，第 5 期，第 2314、2322 页，2013 年 5 月
[26] ling, wa，“直接检测离散多音中的整形量化噪声和削波失真”，lightwave technology，journal of，第 32 卷，第 9 期，第 1750、1758 页，2014 年 5 月 1 日
[27] 恩格尔，g.；德国法格； toledano, a，“rf 数模转换器支持通信信号的直接合成”，communications magazine，ieee，第 50 卷，第 10 期，第 108,116 页，2012 年 10 月
[28] 皮尔逊，克里斯； “高速数模转换器基础知识”；德州仪器应用报告 slaa523a； 2012
[29]贾斯汀·蒙森； 《了解高速dac测试与评估》； analog devices 应用笔记 an-928； 2013
TCL被LG起诉专利侵权 涉及三项LTE技术
光纤激光器的工作原理
友尚推出了的电机空气压缩机解决方案
区块链为何在比特币猛涨的情况下一脸冷漠
接触器不吸合如何处理
如何为系统仿真对数据转换器进行建模？
面板厂产能恐过剩 10月起价跌显现供过于求
嵌入式Linux-Qt环境搭建 Qt程序运行测试
QMC独家技术开发出的高效率Micro LED巨量转移设备
台达UPS再创佳绩 成功入驻吉林联通
3PEAK思瑞浦发布全新汽车级LIN收发器系列产品
直流二倍压整流电路图（多谐振荡电路/时基电路NE555/变压器）
湖北大学研制超稳定纳米卷轴，用于食品安全光电传感
镭神智能3D SLAM解决方案助力叉车行业转型升级！
南开大学孙军教授：逆流而上，为光电材料尽一份力
全球无晶圆/IC市场将保持增速,促进半导体产业的发展
什么是信标链区块
NI发布业界最高精度的PXI源测量单元
苏州视立得Type-C接头有无外壳的机器视觉检测技术
USB转UART桥接芯片DPU02介绍