通過多個數(shù)據(jù)文件組合優(yōu)化INL/DNL分析

本文探討如何利用MATLAB強大的指令功能改進高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中存儲器受限的代碼密度，提高程序代碼的循環(huán)量，以滿足高速模/數(shù)轉換器(ADC)的INL、DNL測試需求。

本文簡單介紹了MATLAB™1數(shù)據(jù)處理軟件，在邏輯分析儀存儲容量有限的情況下用于增強程序代碼量。大多數(shù)工程師在使用配有HP16517A高速狀態(tài)卡的大型邏輯分析儀(LA) HP16500C設備采集超高速數(shù)據(jù)(數(shù)據(jù)速率高于135MHz)時，都會面臨存儲器受限的問題。
HP設備的標準配置中通常提供64k最大存儲器容量，每次測試只能存儲65536個數(shù)據(jù)點。為了準確描述INL/DNL特性，64k存儲器所能捕獲的數(shù)據(jù)點還遠遠不能滿足需求。事實上，對于INL和DNL測試圖，邏輯分析儀需要采集256k到4M個數(shù)據(jù)點，提供給MATLAB或其它信號處理軟件進行分析。

采用上述64k標準數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的存儲容量時，為了精確描述INL/DNL特性，必須采集多組數(shù)據(jù)記錄并將其合并到一個文件中。例如，當需要256k個數(shù)據(jù)點時，則要采集四組64k的數(shù)據(jù)，在采用應用筆記：Histogram Testing Determines DNL and INL Errors介紹的MATLAB軟件(或同類軟件)進行數(shù)據(jù)分析之前，需要將它們合并到一起。

可通過以下步驟將多個數(shù)據(jù)記錄合并到一個足夠大的INL/DNL文件中，以便進行INL/DNL數(shù)據(jù)處理： 

用高速狀態(tài)卡(HP16517A)采集64k個數(shù)據(jù)點。 
刪除所有程序文件中LA指定的、不屬于程序的代碼，并保存文件。 
A為文件內容指定一個新變量。
MATLAB命令: a=load(’inltest1’); 
用高速狀態(tài)卡采集另一組64k數(shù)據(jù)記錄。 
再次刪除所有程序文件中LA指定的、不屬于程序的代碼，并保存文件。 
為新的數(shù)據(jù)文件內容指定另一個新變量。
MATLAB命令: b=load(’inltest2’); 
合并兩組數(shù)據(jù)記錄(A和B)，并為它們指定一個新的變量。
MATLAB命令: c=vertcat(a,b); 
如果需要檢測合并后數(shù)據(jù)記錄的數(shù)量，可以在MATLAB中輸入size(c); ，隨后應該得到132k的數(shù)據(jù)記錄。 
將這組新的數(shù)據(jù)記錄保存為.TXT或.DAT文件，以便MATLAB計算INL/DNL時能夠處理這些數(shù)據(jù)。
MATLAB命令: save inldata.txt c -ascii; 
上述命令將文件保存為ASCII文件格式，存儲在預先定義的目錄下，INL/DNL測試程序可以根據(jù)需要獲得這些數(shù)據(jù)。 
如果所有步驟在一次MATLAB會話中完成，則執(zhí)行上述處理。也可以循環(huán)執(zhí)行預先合并的文件。對于這種情況，只需加載存儲數(shù)據(jù)的文件，指定一個新的變量即可。
MATLAB命令: d=load(’inldata.txt’); 
一旦完成這項工作，可以提取一組新的數(shù)據(jù)，將其添加到現(xiàn)有數(shù)據(jù)中。只需采集另一組64k數(shù)據(jù)記錄，為其內容指定另一矩陣變量。
MATLAB命令: e=load(’inltest3’); 
合并舊的文本文件(當前變量為d)，指定新的數(shù)據(jù)變量為e。
MATLAB命令: f=vertcat(d,e); 
按照第9步將新的、擴展后的數(shù)據(jù)矩陣保存到一個ASCII文件。 
也可以利用MATLAB中的命令: y=vertcat(a,b,c,d,e,f,g,h)一次合并多個變量，總之，可以利用多種方法、程序和配置方式，采用現(xiàn)有設備和簡單的軟件指令完成這些測試。這里提供的流程只是一個簡單的MATLAB應用范例。 
為了構建INL/DNL測試程序，只需簡單調用MATLAB中的INL/DNL測試子程序。運行該程序，并在有請求時將連續(xù)數(shù)據(jù)組加載到程序中。如果把合并后的數(shù)據(jù)保存到一個.TXT或.DAT文件內，須注意記錄矩陣文件的數(shù)據(jù)路徑。出現(xiàn)程序提示時，必須提供向測試子程序加載數(shù)據(jù)的準確路徑和文件名。程序還要求提供數(shù)據(jù)點數(shù)(數(shù)據(jù)矩陣的尺寸)、轉換結果及其中間代碼。在運行INL/DNL測試程序之前，須確認你已擁有這些信息。

參考文獻: 
INL/DNL Measurements for High-Speed Analog-to-Digital Converters (ADCs)
Histogram Testing Determines DNL and INL Errors

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