动态指标测试说明

动态指标测试说明

一、 动态范围（Dynamic Range）

定义：一个信号系统的动态范围被定义成最大不失真电平和噪声电平的差。 计算公式：DR=SINAD-20*log10(基频幅值 /满量程幅值)

测试步骤：1.打开“动态范围”测试程序，配置物理通道、耦合方式、采样率、采样点数、量程范围及带宽等参数；2. 信号源输出频率为1kHz、幅值为-60dBFS的正弦波至被测通道；3. 运行测试程序，选择不同增益、不同采样率开始测试，将测试结果与用户手册指标进行对比，得出测试结论。 技术指标：见表1。（PXIe-3348指标）

动态范围（dBFS）1,2 增益（dB） fs = 51.2kS/s fs = 102.4kS/s fs = 204.8kS/s3 30 100 96 93 20 108 104 100 10 110 107 101 0 111 108 102 1 输入信号为1kHz正弦波，-60dBFS 2 交流耦合 3 带宽20Hz ~ 80kHz 表1 动态范围技术指标

测试程序：见图1。

图1 动态范围测试程序

二、 无杂散动态范围（Spurious-freeDynamicRange，SFDR）

定义：无杂散动态范围指载波频率(最大信号成分)的RMS幅度与次最大噪声成分或谐波失真成分的RMS值之比，SFDR通常以dBc (相对于载波频率幅度)或dBFS (相对于ADC

的满量程范围)表示。

计算公式：SFDR=20*log10(基频幅值/除基频外其他最大幅值)

测试步骤：1.打开“无杂散动态范围”测试程序，配置物理通道、耦合方式、采样率、采样点数、量程范围及带宽等参数；2. 信号源输出频率为1kHz、幅值为-1dBFS的正弦波至被测通道；3. 运行测试程序，选择不同增益、不同采样率开始测试，将测试结果与用户手册指标进行对比，得出测试结论。 技术指标：见表2。（PXIe-3348指标）

增益（dB） 无杂散动态范围（dBc）1,2,3 30 98 20 99 10 100 0 101 1 fs = 204.8 kS/s 2 输入信号为1kHz正弦波，-1dBFS 3 交流耦合 表2 无杂散动态范围技术指标

测试程序：见图2。

图2 无杂散动态范围测试程序

三、 总谐波失真（Total Harmonic Distortion）

定义：总谐波失真是指用信号源输入时，输出信号比输入信号多出的额外谐波成分。谐波失真是由于系统不是完全线性造成的，它通常用百分数来表示。所有附加谐波电平之和称为总谐波失真。 计算公式：THD=H/F

测试步骤：1.打开“总谐波失真”测试程序，配置物理通道、耦合方式、采样率、采样

点数、量程范围等参数；2.信号源输出频率为x（带宽范围内选测试点）、幅值为-1dBFS的正弦波至被测通道；3.改变信号频率，测试并记录数据，绘制信号幅值-频率图，找出频率带宽范围内幅值最高点；4. 运行测试程序，选择不同增益、不同采样率、不同带宽范围开始测试，将测试结果与用户手册指标进行对比，得出测试结论。 技术指标：见表3。（PXI-3346指标）

总谐波失真（dBc）1,2 增益 fs = 204.8 kS/s fs = 204.8 kS/s fin = 22Hz ~ 20 kHz3 fin = 22Hz ~ 80 kHz4 30 -93 -79 20 -94 -91 10 -94 -93 0 -94 -93 1 输入信号幅度为-1dBFS 2 交流耦合 3 带宽20Hz ~ 23.2kHz 4 带宽20Hz ~ 80kHz 表3 总谐波失真技术指标

测试程序：见图3。

图3 总谐波失真测试程序

四、 总谐波失真加噪声（Total Harmonic Distortion +Noise）

定义：THD+N是表示失真+噪声，因此THD+N自然是越小越好。它是音频功率放大器的一个主要性能指标，也是音频功率放大器的额定输出功率的一个条件。 计算公式：THD+N= sqrt（H^2+N^2）/ sqrt（F^2+N^2+H^2）=1/SINAD

测试步骤：1.打开“总谐波失真加噪声”测试程序，配置物理通道、耦合方式、采样率、采样点数、量程范围及带宽等参数；2.信号源输出频率为x（带宽范围内选测试点）、幅值为-1dBFS的正弦波至被测通道；3.改变信号频率，测试并记录数据，绘制信号幅

值-频率图，找出频率带宽范围内幅值最高点；4. 运行测试程序，选择不同增益、不同采样率、不同带宽范围开始测试，将测试结果与用户手册指标进行对比，得出测试结论。 技术指标：见表4。（PXIe-3348指标）

总谐波失真加噪声（dBc）1,2 增益 fs = 51.2 kS/s fs = 204.8 kS/s 3fin = 22Hz ~ 20 kHz fin = 22Hz ~ 80 kHz4 30 -92 -75 20 -93 -82 10 -94 -83 0 -94 -83 1 输入信号幅度为-1dBFS 2 交流耦合 3 带宽20Hz ~ 23.2kHz 4 带宽20Hz ~ 92.8kHz 表4 总谐波失真加噪声技术指标

测试程序：见图4。

图4 总谐波失真加噪声测试程序

五、 串扰（Crosstalk）

定义：串扰是两条信号线之间的耦合、信号线之间的互感和互容引起线上的噪声。 PCB板层的参数、信号线间距、驱动端和接收端的电气特性及线端接方式对串扰都有一定的影响。 计算公式：

测试步骤：1.打开“串扰”测试程序，配置物理通道、耦合方式、采样率、采样点数、量程范围等参数；2.信号源输出频率为1kHz或80kHz、幅值为-1dBFS的正弦波至被测

通道，并将相邻通道短接；3.运行测试程序，选择不同增益、不同频率开始测试，将测试结果与用户手册指标进行对比，得出测试结论。 技术指标：见表5。（PXIe-3348指标）

增益（dB） 30 20 10 0 1 输入信号幅度为-1dBFS 2 相临通道输入端短接 相临通道的串扰（dBc）1,2 fin = 1kHz fin = 80kHz -115 -95 -125 -95 -125 -95 -125 -105 表5 通道间串扰技术指标

测试程序：见图5。

图5 通道间串扰测试程序

六、 空闲通道噪声（Idle Channel Noise）

定义：其中一个噪声信号称为空闲信道噪声，简而言之，这是一个小幅度的噪声源，它存在于与模拟输入信号无关的信道中，可以通过A/D变换器进行量化。 计算公式：

测试步骤：1.打开“空闲通道噪声”测试程序，配置物理通道、耦合方式、采样率、采样点数、量程范围及带宽等参数；2.短接被测通道；3.运行测试程序，选择不同增益、不同采样率开始测试，将测试结果与用户手册指标进行对比，得出测试结论。 技术指标：见表6。（PXIe-3348指标）

增益（dB） 空闲通道噪声（μVrms）1 fs = 51.2kS/s fs = 102.4kS/s fs = 204.8kS/s

30 20 10 0 1 输入阻抗≤ 50 Ω 1.4 1.8 4.0 11 2.2 2.8 5.6 16 3.4 8.1 25 77 表6 空闲通道噪声技术指标

测试程序：见图6。

图6 空闲通道噪声测试程序

七、 共模抑制比（Common Mode Rejection Ratio）

定义：为了说明差分放大电路抑制共模信号及放大差模信号的能力。其定义为放大器对差模信号的电压放大倍数Aud与对共模信号的电压放大倍数Auc之比，称为共模抑制比。 计算公式：CMRR = 20lg | Aud/ Auc | dB

测试步骤：1.打开“空闲通道噪声”测试程序，配置物理通道、耦合方式、采样率、采样点数、量程范围及带宽等参数；2.信号源输出频率为1kHz、幅值为1Vpp的正弦波至被测通道的正负极，信号源的地与机箱地连接；3.运行测试程序，选择不同增益、不同采样率开始测试，将测试结果与用户手册指标进行对比，得出测试结论。 技术指标：见表7。（PXIe-3348指标）

输入信号频率（Hz） ＜20kHz 共模抑制比 ＞50dB 表7 共模抑制比技术指标

测试程序：见图7。

图7共模抑制比测试程序

备注：1.计算公式中其中F是基波的RMS电平，N是噪声的RMS电平，H是谐波的RMS电

平；

2.其中THD+N、THD、Crosstalk、Idle Channel Noise、Dynamic Range、Spurious Free Dynamic Range等VI在Sound and Vibration 控件中； 3.所有测试程序编写基于模拟输入有限采集（采样点为65536）； 4.上述所有技术指标基于板卡PXI-3346和PXIe-3348。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/njf5.html