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

[_Anatoliy]

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.

Вроде всё правильно Вы говорите,в домене дискретного времени время между выборками не определено.
Но я тут снял АЧХ для АЦП ad9233 при частоте дискретизации Fs = 108MHz и частотах сигнала Fc(i) = Fs*i + Fc0, где Fc0 = 27MHz, т.е. для нечётных зон Найквиста.Получилась такая картинка,при учете того что аналоговый вход АЦП имеет полосу 650MHz. Вроде бы sin(x)/x здесь не должен учитываться - ведь ступенек нет.Где собака зарыта?

Эскизы прикрепленных изображений

 

[VladimirB]

Вроде всё правильно Вы говорите,в домене дискретного времени время между выборками не определено.
Но я тут снял АЧХ для АЦП ad9233 при частоте дискретизации Fs = 108MHz и частотах сигнала Fc(i) = Fs*i + Fc0, где Fc0 = 27MHz, т.е. для нечётных зон Найквиста.Получилась такая картинка,при учете того что аналоговый вход АЦП имеет полосу 650MHz. Вроде бы sin(x)/x здесь не должен учитываться - ведь ступенек нет.Где собака зарыта?

Какой sinx/x? Обыкновенный RC фильтр - 6 децибел на октаву.

[AlexeyW]

Какой sinx/x? Обыкновенный RC фильтр - 6 децибел на октаву.

Мне показалось, что вопрос был про искажение формы спада (не прямая)