cadence设计ADC动态性能指标仿真的matlab程序及入门级步骤详解

不会起名字的xxx

对于一个没有人带的ADC小白来说，每一步都很艰辛啊。当初偷懒仿真时没有用matlab，测试还是得还回来。
——————————没用的吐槽到此结束————————————————————————————

相信有一些小可爱跟我一样虽然网上一堆matlab资料，但是一头雾水无从下手。下面就跟大家分享一下从数据采集开始的“傻瓜”仿真数据处理步骤。非常非常基础的入门整理，大神请绕道走吧。

                               
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首先将cadence中波形导出，为matlab程序备用。（这里的cadence波形可以是经过理想DAC后还原的一个输出波形，也可以是未还原的几组数字信号，因为测试需要，我采用的是后一种。）
具体的导出方法是，选中波形曲线，在菜单栏中选择Trace——Export，在最下面可以选择开始和结束点以及步长。即可产生数据列表，默认为.csv文件。（Matlab可以处理.csv文件，但是为了速成，套用网上找来的程序模板，我把导出的数据复制后新建了.txt文本格式）
对于数据处理有一些重要的小说明：
按照我下面采用的程序，我将数据的抬头（也就是cadence中导出的bit名称的一栏删除了，另外只保留了一组横坐标），大概为下图所示。当然直接使用导出的文件一定也是可以的，只是matlab中处理的程序在数据调用时需修改。但是……你懂得，为了速成……

                               
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————————————————————以下是程序————————————————————————————

%F:\matlab_work\ADC_8bit_test6.m

%F:\matlab_work\ADC_8bit_1024_249M.txt

%8 bits 1Gsps ADC vin=249.0234375MHz，1024采样点（相干性采样）

%by.HZY

clear all;clc;close all;

numpt=1024;

% fclk=455/16/14;

% a=textread('dds_data_out.txt','%s')';%以字符形式打开文件

% a=dlmread('sample_data.txt','%s')';%以字符形式打开文件

a=dlmread('ADC_8bit_1024_249M.txt','%s')';%以字符形式打开文件

% for i = 1:numpt

% v1(i) = bitxor(v1(i),15872);

% end

%v1 is a column vector(1:numpt), and count is its length

%v1=dlmread('F:\pelican_ADC_test\vjtag_prj\data_analysis\single_tone.txt','');

%fclose(fid);

%change v1 into a row vector

adc_data=a';%采样得出的数据形成的矩阵

vin=1;d7=2;d6=3;d5=4;d4=5;d3=6;d2=7;d1=8;d0=9;%标示样本矩阵的列

vref=0.512;

fclk=1e9;%A/D转换器的采样频率

adc_bit=8;

for i=1:1:numpt

dout(i)=(adc_data(i,d7)/2+adc_data(i,d6)/4+adc_data(i,d5)/8+adc_data(i,d4)/16+adc_data(i,d3)/32+adc_data(i,d2)/64+adc_data(i,d1)/128+adc_data(i,d0)/256)*vref;%通过转换器出来的结果，恢复原来的波形

doute(i)=dout(i)-0.6125;%将正弦波的共模电平偏置为0

%doute(i)=dout(i)-mean(dout(i));

end

figure(3)

plot(doute);

doutw=doute.*hanning(numpt)';%加汉宁窗

%doutw=doute;

dout_spect=fft(doutw);%进行FFT变换，然后利用下面的算法求出SNR、SINAD、SFDR

dout_dB=20*log10(abs(dout_spect));

maxdB=max(dout_dB(1:numpt/2));

x=((0:numpt/2-1).*fclk/numpt)/1000000; % fclk/numpt为频谱分辨率，因为FFT频谱图关于中心对称所以只要分析一半的频谱图即可

y1=dout_dB(1:numpt/2)-maxdB;

figure(1)

plot(x,y1);

axis([0,520,-120,5]);

grid off;

title('1024-Samples FFT spectrum');

xlabel('Frequency (kHz)');

ylabel('Magnitude (dB)');%画出FFT的幅频特性曲线

figure(2)

plot(dout_dB);

fin=find(dout_dB(1:numpt/2)==maxdB);%找出幅度最大的频率点

span=max(round(numpt/200),5);

%span=10;

spanh=2;

spectp=(abs(dout_spect)).*(abs(dout_spect));%幅度的平方

Pdc=sum(spectp(1:span));

Ps=sum(spectp(fin-span:fin+span));%信号的幅度平方和

Fh=[];

Ph=[];

for har_num=1:10%寻找1至10次谐波分量

tone=rem((har_num*(fin-1)+1)/numpt,1);

if tone>0.5

tone=1-tone;

end

Fh=[Fh tone];

har_peak=max(spectp(round(tone*numpt)-spanh:round(tone*numpt)+spanh));

har_bin=find(spectp(round(tone*numpt)-spanh:round(tone*numpt)+spanh)==har_peak);

har_bin=har_bin+round(tone*numpt)-spanh-1;

Ph=[Ph sum(spectp(har_bin-1:har_bin+1))]; %计算谐波分量

end

Pd=sum(Ph(2:5));

Pn=sum(spectp(1:numpt/2))-Pdc-Ps-Pd;

format;

SNR=10*log10(Ps/Pn)

SINAD=10*log10(Ps/(Pn+Pd))

SFDR=10*log10(Ph(1)/max(Ph(2:10)))

ENOB=(SINAD-1.76)/6.02

——————————————————程序结束，划重点——————————————————————

一定要滤除直流分量，在网上看到的问题里有百分之50的问题都是没有滤掉直流。

有不对的地方也请大家指出哈。

普雅花

你好，我想要导出.csv文件，但是不能设置采样频率，不知怎么回事？没有找到calculate result display，希望帮帮忙

不会起名字的xxx

回复 2# 普雅花
不是在计算器中进行的结果输出。将你的输出波形选中后右键——send to——Export.
到了保存文件类型的界面里。
可以设置File name  / File of type（默认CSV）/
勾选 Clip Data (可以选择起始和结束时间)/勾选Interpolate(可以设置Step Size,就是你的采样步长)

普雅花

回复 3# 不会起名字的xxx
这样啊，好的我试试，谢谢啊~不知道楼主用MATLAB求没求过sigma delta调制器构成的小数分频器的功率谱密度。希望有时间帮帮忙~

电子新手是也

回复 3# 不会起名字的xxx


   请问楼主，如果取的信号周期为整周期的话，是不是可以不加窗函数？这样出来的结果是否有差异？我在simulink中仿真的时候加汉宁窗与不加窗即加矩形窗有着较大的区别，矩形窗的底噪提升了，存在一定的频谱泄漏，但是我已经取了整数个信号周期，按道理讲应该没有频谱泄漏的问题了，这是为什么呢？求助~~谢谢您！

clarepassby

请教一个问题哈，芯片测试的时候，怎么抓取RX中的ADC的输出的数据呢？用逻辑分析仪吗？？

不会起名字的xxx

回复 6# clarepassby
是的。

clarepassby

回复 7# 不会起名字的xxx

再打扰一下啊！那如果不用逻辑分析仪，通过MCU可以抓数吗？谢谢

不会起名字的xxx

回复 8# clarepassby

我看过有人用FPGA抓数据  我想单片机应该也可以。不过要考虑ADC的速率，应该受接口速率的限制。
这只是我的一点浅见。我本人没有这样做过，也是刚入门的小白一个。

clarepassby

回复 9# 不会起名字的xxx


    OkayOkay,谢谢你