SFDR АЦП, Вопрос Опции

[Нортон]

Здравствуйте.

Что такое SFDR - Динамический диапазон, свободный от гармоник, представляет собой разницу между величиной измеряемого сигнала и наибольшим пиком искажений (рис. приложен). Этот динамический диапазон обозначается как SFDR. Он ограничен снизу амплитудой максимальной гармоники паразитных выбросов на выходе АЦП в диапазоне его рабочих частот.

Что это такое? Какой ещё пик искажений? Откуда берётся эта паразитная гармоника? Кто-нибудь просто объяснить этот параметр может.

Как он влияет на эффективную разрядность АЦП? Его надо рассматривать вместе с SINAD или если учитывать SINAD его можно не учитывать? Или наоборот максимальную ошибку считать по SFDR, а SINAD не учитывать?

Хоть что нибудь из этого объясните.

Сообщение отредактировал Нортон - Dec 6 2011, 16:36

Эскизы прикрепленных изображений

 

[AlexeyW]

Предположу, что нечетные гармоники берутся из дифференциальной нелинейности АЦП и от шума квантования. Другими словами, представьте оцифрованную синусоиду - она идет ступеньками (шум квантования), и высота ступенек немножко неодинаковая (дифференциальная нелинейность).
Четные гармоники могут появиться из-за разной скорости нарастания и спада где-то в аналоговой части (хотя, и в самом АЦП тоже могут).

[_pv]

Предположу, что нечетные гармоники берутся из дифференциальной нелинейности АЦП и от шума квантования.

шум квантования по частоте вроде бы равномерно распределён
а вот нелинейность, только наверное, интегральная может попртить форму синуса так что появляются нечетные гармоники

[AlexeyW]

шум квантования по частоте вроде бы равномерно распределён

Шум квантования появляется только при появлении сигнала, и очень от сигнала зависит. Просто представьте оцифрованную синусоиду - ступенчатую. Она будет периодической функцией, из чего следует, что ее спектр линейчатый (а вот огибающая этого спектра, как понимаю, будет спектром той самой ступеньки (треугольника) квантования с некоторым отличием на неравенство ширин ступенек).

а вот нелинейность, только наверное, интегральная может попртить форму синуса так что появляются нечетные гармоники

И интегральная, и дифференциальная - обе искажают синусоиду.

Если искажений при оцифровке в сигнале нет, то при оцифровке синусоиды получаем на спектре одну палку, которая есть основная гармоника и соответствует частоте синусоиды.

Но ведь и при идеальной оцифровке сигнал меняется - становится ступенчатым. Следовательно, гармоники будут по определению. Другое дело, какая их величина.

[Alexashka]

Но ведь и при идеальной оцифровке сигнал меняется - становится ступенчатым. Следовательно, гармоники будут по определению. Другое дело, какая их величина.

Цифровые отсчеты синусоиды fa представляют собой выборки мгновенного значения сигнала, т.е по сути произведение периодической дельта-функции с частотой fs на функцию синуса. В частотной области это отобразится в свертку этих функций, что представляет собой бесчисленное множество копий пары fa и (fs-fa) -сам синус и его зеркальное отражение. Причем частоты fa и (fs-fa) могут быть некратные, так что называть их гармониками было бы не верно.

То что Вы сказали про ступеньки -это просто такое условное представление сигнала (для наглядности чтоли), но вообщето это не верно, поскольку формально мы не знаем что происходит с сигналом во время между выборками. Вот если Вы эти ступеньки-полочки сформируете- поставите на них хотябы по одному отсчету, вот тогда полезут гармоники, но этот сигнал уже не будет синусом.

Спасибо, очень всё понятно объяснили.
Так получается SFDR есть смысл рассматривать только в том случае если у вас стоит цифровой фильтр после АЦП - по-скольку гармоники образуются самим АЦП.

А если этого фильтра после АЦП нет - можно SINAD считать.

Ну вообщем не совсем, смысл в SFDR есть всегда. Я ведь сказал, что SFDR учитывает все гармоники, в том числе и наводки. Например у вас на вход АЦП подается сигнал с частотой 1кГц, и на спектре есть палка с этой частотой, и допустим изза искажений АЦП имеются гармоники основного тона с частотами 2кГц, 3кГц, и 4кГц. И при этом на вход АЦП наводится сигнал от соседнего CLOCK-генератора с частотой к примеру 8.192кГц + гармоники (16.384кГц, 32.768кГц и т.д) и при этом они гораздо мощнее чем гармоники 2,3 и 4 кГц. Так вот SFDR считается как разница в дБ между мощностями сигнала 1кГц и самой большой из имеющихся гармоник (например 8,192). Т.е SFDR в данном случае будет занижено не изза нелинейностей АЦП, а плохой разводки платы.

Если Вы работаете со спектром сигнала в узкой полосе, то для Вас будет важен SFDR, а SINAD бесполезен, например одна палка изза наводки может сильно испортить SFDR, но на SINAD она практически не отразится. SINAD не учитывает спектральные особенности, так хорошо как SFDR.
Немного поправил

[AlexeyW]

Цифровые отсчеты синусоиды fa представляют собой выборки мгновенного значения сигнала, т.е по сути произведение периодической дельта-функции с частотой fs на функцию синуса. В частотной области это отобразится в свертку этих функций, что представляет собой бесчисленное множество копий пары fa и (fs-fa) -сам синус и его зеркальное отражение. Причем частоты fa и (K*Fs+fs) могут быть некратные, так что называть их гармониками было бы не верно.

Да, примерно понял, Вы совершенно правы. Основное, в чем я ошибся - я рассматривал некий "непрерывный АЦП", а он не имеет реального смысла

То что Вы сказали про ступеньки -это просто такое условное представление сигнала (для наглядности чтоли), но вообщето это не верно, поскольку формально мы не знаем что происходит с сигналом во время между выборками. Вот если Вы эти ступеньки-полочки сформируете- поставите на них хотябы по одному отсчету, вот тогда полезут гармоники, но этот сигнал уже не будет синусом.

Ну да, примерно так - как если бы поток данный АЦП большой частоты дискретизации направить на ЦАП

[Alexashka]

Да, примерно понял, Вы совершенно правы. Основное, в чем я ошибся - я рассматривал некий "непрерывный АЦП", а он не имеет реального смысла

Ну да, примерно так - как если бы поток данный АЦП большой частоты дискретизации направить на ЦАП

Ну да, или похожий сигнал можно увидеть на выходе УВХ, если бы можно было ткнуть туда осциллоскопом. Да и такой же сигнал на выходе ЦАПа. Поэтому без нормальной фильтрации по выходу звук с ЦАПа получается "металлический", как у роботов в старых фильмах