Здраввуйте!

Значит такая проблема. Есть АЦП (AD9430). Был тактовый генератор от Cardinal Components (куплен в БМГ+). У генератора был высокий джиттер - решили поменять.
Поменяли - система тактирования стала состоять из генератора синуса от того же БМГ+ и компаратора ADCMP553. Джиттер пропал - хорошо, но...
В спектре сигнала с выхода АЦП появилась какая-то паразитная гармоника, отстоящая от Fd/2 (половины частоты дискретизации) на ту же частоту, какую имеет подаваемый гармонический сигнал. (рисунок прикреплен).


С прежним высокоджиттерным тактовым генератором таких ужасов не наблюдалось.

Такты на АЦП подаются дифференциальными PECLовскими уровнями, причем смена полярности уровней приводит к увеличению уровня паразитной гармоники до 40 дБ.

Может быть кто сталкивался с подобной проблемой? Подскажите, кто виноват и что делать...

Странно... В первой зоне Найквиста там такого быть не должно... А на половине частоты дискретизации есть что?

Может быть слишком крутые фронты с компаратора? ВЧ пролазит куда ненадо. Добавить небольшое R последовательно в линии клока, ну и на крайний случай еще и конденсатор на десяток пик прилепить- завалить фронты.
PS.Надеюсь, клок дифференциальный? Можно еще поставить симметрирующий трансформатор- после него кросспоинт обычно точно по середине и компоненты более 2 ГГц на АЦП непролазят- феррит режет.

Надо бы триггер на выходе компаратора поставить, дабы сважность клока равнялась в точности двум.

Частота на входе триггера должна быть, ессно в два раза выше.

Вроде вот этого: MC100LVEL32.

Думаю, что может быть виновата одна из гармоник на выходе генератора от БМГ+. На частоту 120 МГц у них скорее всего нет кварцев первой гармоники, а все остальные решения заведомо обладают значительно менее "чистым" выходным сигналом, в чем несложно убедиться с помощью анализатора спектра. Предыдущий генератор с высоким джиттером этой гармоники вероятно не имел.

Интересно, что на приведенном рисунке нет гармоник генератора входного сигнала - у меня так никогда не получается, даже с хорошими генераторами.

Всем ответившим спасибо! Теперь по-очереди:

Есть. Гармоника ровно на половине Fd около 60 Дб от основной сигнальной.

С компаратора (а также с разветвителя, стоящего за ним - далее подробнее) выходят PECL уровни. Терминацию производил согласно SLLA120, то есть со стороны компаратора pull-down резисторы 150 Ом, со стороны АЦП - последовательно конденсаторы 0,1 мкФ, pull-up резисторы встроены в АЦП согласно datasheet на него. Трансформатор ставил - никакого результата.

На выходе компаратора стоит разветвитель cdcm1804 от TI - после включения его делителя становится все гораздо лучше, но я склонен считать, что это не из-за скважности - клоки смотрел оциллографом - визуально duty cycle очень близок к 50%.

Тут я согласный - но встречный вопрос - как с этим бороться - опять же после генератора стоит компаратор, который по идее субгармоники должен убирать (или я не прав?)

Ну... Тут я немножечко того..
На рисунке показан уже результат обработки (формирование квадратур, фильтрация, децимация), которая производится в ПЛИС после АЦП. Без обработки я могу принять только 12к отсчетов и там есть все, в том числе гармоники сигнального генератора, но вот эту паразитку от тактового генератора практически не видно

Еще идеи:
Не факт, что в АЦП внутри нужные по номиналу pull-up резисторы, в datasheet написано только про уровень 1,5 В.
Посмотрите этот документ. Если есть возможность, поэкспериментируйте с картинками 4 и 5. Последовательные конденсаторы поставьте 10нФ вместо 0,1 мкФ (для 120 МГц даже 3,3 нФ будет как раз). Последовательные резисторы сразу на выходе компаратора (как на картинке 5) от некоторых неприятностей помогают.

Сообщение отредактировал Okorok - Sep 20 2007, 09:17

Я согласен с kiss, редко когда кварцевые генераторы делают без умножения частоты на частоты более 100МГц, очень сильно увеличиваются шумы. Скорее всего внутри этого БМГ стоит генератор на 60МГц и умножитель на 2. Компаратор никаких субгармоник не уберет, ставьте до компаратора полосовой фильтр на 120МГц, чтобы подавить 60МГц, 60x3, 60x5 и т.д..

Сообщение отредактировал rloc - Sep 20 2007, 14:22

Где-то на электрониксе уже обсуждалась эта тема... в своё время я столкнулся с этой проблемой (причём у этого же АЦП) - возникновение паразитной гармоники частота которой завивсит от частоты дискретизируемого сигнала. Всё дело в том, что это и есть гармоника входного сигнала, возникает на нелинейности самого АЦП. Т.е. видимо входные буфера самого АЦП не очень линейные - на нелинейности возникает паразитная гармоника входного сигнала. Она и оцифровывается вместе с полезным сигналом. В зависимости от отношения входного сигнала к частоте дискретизации можно наблюдать либо прямую, либо "завёрнутую" гармонику исходного сигнала.
Косвенно о нелинейности АЦП AD9430 говорит тот факт, что в даташите авторы не рекомендуют включать внутренний усилитель 2x (ибо тогда доп. усилитель всё усугубит ещё сильнее).
Кроме того, опытным путём установленно, что с ростом несущей частоты сигнала подлежащего дискретизации уровень нелинейных искажений АЦП заметно растёт. Для этого АЦП кажется заявлена полоса в 500МГц, если я не ошибаюсь, так вот заявлена-то она заявлена, но реально работать с сигналами выше 200МГц трудно - слишком велик уровень нелинейщины (правда для какого-нить ФМ-4 - уровень приемлемый).

Хотя в целом АЦП неплохой, но его надо уметь применять, особенно в случаях с "тонкими" сигналами (таких как КАМ-256 например).

Обычно кварцевые генераторы на гармониках используют нечетные гармоники 3, 5, 7, итд. Не встречал не одной схемы с четной гармоникой. Поэтому генератор скорее всего имеет кварцевый резонатор на 24 МГц и использует 5-ю гармонику, но возможны и варианты 17.14 МГц с 7-й гармоникой и 10.91 МГц с 11-й. Как сделано на самом деле легко понять имея хороший анализатор спектра.

Для генератора на 11-й гармоники будем иметь клыки через каждые 22 МГц. В итоге полосовой фильтр лучше делать поуже.

Попробуйте следующее:
1. Посмотрите внешним прибором-спекторанализатором спектр сигнала с выхода кварцевого генератора. Скорее всего, там будет заметная "палка" на частоте 60 МГц.
2. Если спектоанализатора нет - подайте в качестве сигнала частоты дискретизации сигнал с внешнего прибора-генератора. Если паразитная компонента в спектре исчезнет - однозначно "виноват" кварцевый генератор.
Я имел опыт работы с генераторами ГК-162 на заказную частоту 153 МГц. В их спектре были заметные составляющие с относительным уровнем примерно -50дБн на частотах 51МГц, 102МГц, 204МГц... Фильтровать надо. Легче всего это сделать ПАВ-фильтром на нужную частоту.

И ещё - если представленный спектр - это спектр сигнала с выхода "самопального" DDC в ПЛИС, то причиной появления паразитной компоненты может быть неквадратурность сигнала NCO. Или неправильное чередование отсчётов перед БПФ.

Совет, похоже, правильный.
Только лучше порогом компаратора рулить. Для этого нужно добавить ОС по НЧ. В простейшем случае - примерно вот так:

В более продвинутом варианте вместо RC-цепи в ОС ставится интегратор на ОУ.
Преимущества: не нужен дорогой и жручий триггер, а также генератор на удвоенную частоту.

Не путайте механические гармоники и умножение частоты (электрические гармоники). 24, 17.14 и более низкие частоты врятли используются, иначе шумы плохие получатся. По этой причине для генерации гиговых частот берут для умножения генераторы на частоты ~100МГц (5 или 7 механические гармоники, выходной сигнал - основная, первая электрическая гармоника).



Скважность здесь не причем, и не надо изобретать хитроумных схем с обратной связью, еще шумы генератора убьете.

Если окажется, что это субгармоника генератора, то как отмечено в предыдущих постах, простых и дешевых решений серьезно повышающих качество быть не может.

Для кардинального решения проблемы могут потребоваться фильтры на ПАВ (естественно только для синусоидального сигнала генератора), которые специально под это и позиционируются фирмами изготовителями, но их применение, особенно для таких частот, может быть далеко не тривиальным, и потянет за собой массу схемных изменений. В конце концов, и текущая ситуация с точностью преобразования не столь уж плоха.

Наверно мы говорим об одном и томже: нечетная механическая гармоника кварцевого резонатора и основная электрическая на выход. Класическая схема на дискретных элементах тридцатилетней давности использовала транзистор с обвязкой, резонатор и LC-контур, настроенный на нужную гармонику, в коллекторе. Из такой схемы как раз и получается синусоидальный сигнал, о котором упоминал автор темы.

Красивого способа удвоить частоту синусоидальный сигнал нет. И вряд ли авторы генератора использовали удвоение, если можно сделать значительно более простой генератор, например, с утроением.

На высокие частоты сейчас проще использовать генераторы на ПАВ. Например у Epson резонаторы NS-32R имеют диапазон от 312 до 1000 МГц (fundamental mode).

Проблема 60 МГц может иметь другое происхождение. Подозреваю, что ПЛИС обработки сигнала использует этот же генератор для тактирования внутренней логики. В результате она может порождать электромагнитную помеху на частотах, которые кратны тактовой частоте. Простейший пример счетный триггер (делитель на 2) даст меандр с частотой 60 МГц. А дальше наводка либо по питанию, либо по эфиру.

Сообщение отредактировал yuri_d - Sep 20 2007, 21:40