MATLAB?是一個強有力的工具，可用來快速分析從模數(shù)轉換器(ADC)輸出所捕獲的數(shù)據(jù)。本應用筆記演示了如何使用MATLAB來突破邏輯分析儀存儲深度的局限。描述并比較了三種數(shù)碼拼接方式(基本，超前和反轉)。并給出了三種方法所得的結果。

介紹

要評估一個高速模數(shù)轉換器(ADC)的性能，就需要捕獲其數(shù)字輸出碼，然后進行分析。邏輯分析儀的存儲深度常常成為一個重要局限，妨礙系統(tǒng)捕獲足夠的數(shù)據(jù)點，以生成高分辨率FFT，或者精確的INL/DNL圖。解決該問題的一個簡單辦法是使用某種數(shù)學工具，例如MATLAB ( 圖1 )，將多組數(shù)據(jù)連接起來。連接數(shù)據(jù)的一個缺點是，通常會在兩組數(shù)據(jù)之間的連接點出現(xiàn)很大的不連續(xù)性。盡管不連續(xù)性對INL/DNL圖的影響極小，但對高分辨率FFT而言，幾乎是毀滅性的( 圖2 )。

圖1. 連接后的數(shù)據(jù)在兩組數(shù)據(jù)之間出現(xiàn)不連續(xù)。

![圖2. a) 捕獲單組16384點數(shù)據(jù)并分析；b) 捕獲兩組8192點數(shù)據(jù)，連接，然后分析“拼接”技術。]
圖2. a) 捕獲單組16384點數(shù)據(jù)并分析；b) 捕獲兩組8192點數(shù)據(jù)，連接，然后分析“拼接”技術。

有一種辦法可以消除不連續(xù)性，就是在各組數(shù)據(jù)中尋找相同的點簇(一般為3到4個點)，然后在這些點將兩組數(shù)據(jù)“拼接”在一起( 圖3 )。最簡單的“拼接”方法是，記錄下第一組數(shù)據(jù)中的最后四個點，然后在第二組數(shù)據(jù)里尋找相同的點簇。相同點簇出現(xiàn)在第二組數(shù)據(jù)中的位置稱為“拼接點”。第二組數(shù)據(jù)中在拼接點之前的所有數(shù)據(jù)均被舍棄；第二組數(shù)據(jù)中的剩余部分與第一組數(shù)據(jù)合并。這種技術即所謂的基本數(shù)碼拼接，實現(xiàn)起來非常簡單，可以在MATLAB中非?？斓剡\行。

圖3. 基本數(shù)碼拼接后得到的最終“拼接”數(shù)組。

采用基本拼接方法拼接數(shù)據(jù)時，有時必須丟掉第二組數(shù)據(jù)中的近一半，才能找到與第一組數(shù)據(jù)最后四個點相匹配的一簇點。作為另一種選擇，丟掉第一組數(shù)據(jù)尾部的幾個點，常常有助于找到更靠近第二組數(shù)據(jù)起點的拼接點( 圖4 )。然而，通過丟掉第一組數(shù)據(jù)尾部、第二組數(shù)據(jù)頭部的部分采樣點來尋找匹配點的方法實現(xiàn)起來比較困難。這種處理被稱為超前數(shù)碼拼接。理想拼接點應該能夠保留盡可能多的數(shù)據(jù)點，尋找這樣的拼接點需要認真的考慮和一定的編程技巧。正確地實現(xiàn)之后，超前拼接技術通常能夠得到兩組小數(shù)組所含數(shù)據(jù)點總數(shù)的至少90%。

圖4. 采用超前拼接技術尋找理想拼接點，最終得到“拼接”后的數(shù)組。

將第二組數(shù)據(jù)(數(shù)組B)拼接到第一組數(shù)據(jù)(數(shù)組A)之前被稱為反轉拼接，這種方式有可能得到更大的拼接數(shù)組( 圖5 )。但是，這種技術會使處理時間翻倍，因為必須在A領先于B和B領先于A兩種情況下尋找拼接點。此外，當與其他拼接技術一起使用時，反轉拼接方式所帶來的好處通常很少。因此，對于較慢的PC，反轉拼接技術大幅度增加的處理時間開銷較之它所帶來的好處而言并不太值。表1詳細比較了這三種代碼拼接方法。

圖5. 反轉拼接的處理時間加倍，但常常收效甚微。

表1. 三種拼接技術對比 *

*采用上述拼接技術對兩組8K (8192個)數(shù)據(jù)進行拼接。為確保準確性，采用四組8192點數(shù)據(jù)(分別編號為1至4)重復本測試。每組測試所合成的數(shù)據(jù)取平均后列于測試數(shù)據(jù)的右側。

? 直接連接總能得到100%的數(shù)據(jù)。

? 無法拼接數(shù)據(jù)。### MATLAB函數(shù)說明

本文后附的MATLAB代碼(附錄A和B中的StitchMatrices和FindStitchPoint)將上述論點結合到一個易于使用的函數(shù)中。這些函數(shù)可接受兩組數(shù)據(jù)(MATLAB中的單列矩陣)和幾個輸入變量(用來選擇超前/反轉拼接功能)。FindStitchPoint例程用來確定拼接點在數(shù)組A和B中的偏移量。StitchMatrices例程則根據(jù)FindStitchPoint例程給出的偏移量對兩組數(shù)據(jù)A和B進行舍棄和組合。同時，最終數(shù)據(jù)的拼接點被記錄在PrevStitchBins數(shù)組中，以便于后續(xù)處理。當拼接多組數(shù)據(jù)時，PrevStitchBins可保存老的拼接點。

結論

拼接兩組數(shù)據(jù)可以得到一組理想的結果。圖6給出了三組8192點數(shù)據(jù)使用上述拼接技術拼接起來(使用5個拼接點)后的FFT圖。所得的FFT幾乎與前面圖2a所示，基于16384個連續(xù)點所得結果相同。

圖6. 數(shù)碼拼接后得到精確的FFT圖。

審核編輯：郭婷