通過多個(gè)數(shù)據(jù)文件組合優(yōu)化INL/DNL分析

摘要：本文探討如何利用MATLAB強(qiáng)大的指令功能改進(jìn)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(zhuǎn)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(qiáng)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(shè)備采集超高速數(shù)據(jù)(數(shù)據(jù)速率高于135MHz)時(shí)，都會面臨存儲器受限的問題。

HP設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)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(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。為了準(zhǔn)確描述INL/DNL特性，64k存儲器所能捕獲的數(shù)據(jù)點(diǎn)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需求。事實(shí)上，對于INL和DNL測試圖，邏輯分析儀需要采集256k到4M個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，提供給MATLAB或其它信號處理軟件進(jìn)行分析。

采用上述64k標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的存儲容量時(shí)，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(gè)文件中。例如，當(dāng)需要256k個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)時(shí)，則要采集四組64k的數(shù)據(jù)，在采用應(yīng)用筆記：Histogram Testing Determines DNL and INL Errors介紹的MATLAB軟件(或同類軟件)進(jìn)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(gè)數(shù)據(jù)記錄合并到一個(gè)足夠大的INL/DNL文件中，以便進(jìn)行INL/DNL數(shù)據(jù)處理：

1. 用高速狀態(tài)卡(HP16517A)采集64k個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。
2. 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。
3. A為文件內(nèi)容指定一個(gè)新變量。
   MATLAB命令: a=load('inltest1');
4. 用高速狀態(tài)卡采集另一組64k數(shù)據(jù)記錄。
5. 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。
6. 為新的數(shù)據(jù)文件內(nèi)容指定另一個(gè)新變量。
   MATLAB命令: b=load('inltest2');
7. 合并兩組數(shù)據(jù)記錄(A和B)，并為它們指定一個(gè)新的變量。
   MATLAB命令: c=vertcat(a,b);
8. 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(yīng)該得到132k的數(shù)據(jù)記錄。
9. 將這組新的數(shù)據(jù)記錄保存為.TXT或.DAT文件，以便MATLAB計(jì)算INL/DNL時(shí)能夠處理這些數(shù)據(jù)。
   MATLAB命令: save inldata.txt c -ascii;
10. 上述命令將文件保存為ASCII文件格式，存儲在預(yù)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)。
11. 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(yù)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(gè)新的變量即可。
    MATLAB命令: d=load('inldata.txt');
12. 一旦完成這項(xiàng)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(nèi)容指定另一矩陣變量。
    MATLAB命令: e=load('inltest3');
13. 合并舊的文本文件(當(dāng)前變量為d)，指定新的數(shù)據(jù)變量為e。
    MATLAB命令: f=vertcat(d,e);
14. 按照第9步將新的、擴(kuò)展后的數(shù)據(jù)矩陣保存到一個(gè)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(gè)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(shè)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(gè)簡單的MATLAB應(yīng)用范例。

為了構(gòu)建INL/DNL測試程序，只需簡單調(diào)用MATLAB中的INL/DNL測試子程序。運(yùn)行該程序，并在有請求時(shí)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(gè).TXT或.DAT文件內(nèi)，須注意記錄矩陣文件的數(shù)據(jù)路徑。出現(xiàn)程序提示時(shí)，必須提供向測試子程序加載數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確路徑和文件名。程序還要求提供數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)(數(shù)據(jù)矩陣的尺寸)、轉(zhuǎn)換結(jié)果及其中間代碼。在運(yùn)行INL/DNL測試程序之前，須確認(rèn)你已擁有這些信息。

參考文獻(xiàn):

1. INL/DNL Measurements for High-Speed Analog-to-Digital Converters (ADCs)
   
2. Histogram Testing Determines DNL and INL Errors