тактирование высокоскоростного АЦП, как организовать? Опции

[shide_3]

коллеги нужна помощь, может кто поделится опытом. задача вроде бы весьма стандартная. требуется использовать АЦП с LVDS- выходом (планирую ad9613), частоту хочу взять примерно 200 МГц. вот дальше у меня затык: как организовать тактирование АЦП? от PLL FPGA категорически не советуется по причине высокого джиттера (желательно чтоб он был не более 200 fs), какие еще варианты? думал взять синтезатор AD9524 , но почитав его даташит, мягко сказать припух, слишком сложен в освоении, программинге и отзывы про него в этом форуме были не очень. есть серия микрух наподобие ad9510, но они не фильтруют джиттер, а только распределяют тактовую. кто бы что посоветовал? хотябы пару слов...
благодарен за любую информацию

Сообщение отредактировал shide_3 - Dec 2 2012, 13:52

[soldat_shveyk]

Уважаемый Alias, назовите марку АЦП, для которого вы привели спектры сигнала.
Я работаю с ADS8485, и назрела необходимость увеличить частоту дискретизации с 200 до 240 МГц.
Ваши спектры мне понравились

[Alias]

Уважаемый Alias, назовите марку АЦП, для которого вы привели спектры сигнала.
Я работаю с ADS8485, и назрела необходимость увеличить частоту дискретизации с 200 до 240 МГц.
Ваши спектры мне понравились

AD9467
Но дело не только в марке АЦП, а в совокупности параметров - схема тактирования, топология платы, схемотехника входного тракта, качество тестового сигнала - всё оказывает влияние. Кстати, наилучшие характеристики AD9467 показывает именно на 250MSPS, на 200MSPS параметры деградируют. Я объясняю это наличием неотключаемой схемы стабилизации клока внутри чипа. И на более низких частотах входных сигналов (10,7 21,4МГц) он показывает существенно (на 5-10дБ) меньший SFDR чем АЦП типа LTC2207....

Вот кстати шум генератора VXCO 250МГц в петле с опорой 10МГц. Это решение позволяет понизить шум вблизи несущей на 10-20дБ. Иногда это требуется, например для узкополосного DDC.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[shide_3]

AD9467
Но дело не только в марке АЦП, а в совокупности параметров - схема тактирования, топология платы, схемотехника входного тракта, качество тестового сигнала - всё оказывает влияние. Кстати, наилучшие характеристики AD9467 показывает именно на 250MSPS, на 200MSPS параметры деградируют. Я объясняю это наличием неотключаемой схемы стабилизации клока внутри чипа. И на более низких частотах входных сигналов (10,7 21,4МГц) он показывает существенно (на 5-10дБ) меньший SFDR чем АЦП типа LTC2207....

Вот кстати шум генератора VXCO 250МГц в петле с опорой 10МГц. Это решение позволяет понизить шум вблизи несущей на 10-20дБ. Иногда это требуется, например для узкополосного DDC.

то есть получается, этот АЦП нормально кушает 1 ps RMS джиттер? и clock клинеры выходит по сути не нужны?
еще можно вопрос, у Вас есть опыт использования AD9467. как Вы программировали регистры устройства по SPI? микроконтроллер? софт писали сами для прошивки?
у Texas Instruments как то всё дружественнее, прилагается софт для программирования девайса.
вопрос теоретического плана, касаемо выбора АЦП: есть АЦП Texas Instruments, к ним прилагается софт для программинга внутренних регистров, но у них, что меня смущает, нелинейность сравнительно выше (раз в 10 у AD меньше), насколько это критично, если дифференциальная нелинейность у AD 0,3 LSB, а у TI около 3 LSB?

[Alias]

то есть получается, этот АЦП нормально кушает 1 ps RMS джиттер? и clock клинеры выходит по сути не нужны?
еще можно вопрос, у Вас есть опыт использования AD9467. как Вы программировали регистры устройства по SPI? микроконтроллер? софт писали сами для прошивки?
у Texas Instruments как то всё дружественнее, прилагается софт для программирования девайса.
вопрос теоретического плана, касаемо выбора АЦП: есть АЦП Texas Instruments, к ним прилагается софт для программинга внутренних регистров, но у них, что меня смущает, нелинейность сравнительно выше (раз в 10 у AD меньше), насколько это критично, если дифференциальная нелинейность у AD 0,3 LSB, а у TI около 3 LSB?

Насчёт джиттера такта и его влияния на SNR и SFDR ближней зоны написано много и повторяться не буду. А вот насчёт параметров рандомизованного и детерминированного джиттера тактовых генераторов скажу одно: каждый генератор надо пробовать - заказывать образцы и испытывать самому. На многие генераторы реально полученные результаты сильно отличаются и в худшую, и в лучшую сторону. Поэтому для меня параметры в описании - лишь ориентир для заказа образцов. 1ps конечно много, но - надо смотреть реальный шум, а не DataSheet.
Дифференциальная нелинейность в 3 емр означает пропуск кодов, я считаю для АЦП высокой разрядности диффнелинейность важнейшим параметром, влияющим на SFDR особенно при работе с малыми уровнями сигналов (недогрузка шкалы преобразования). AD делают АЦП лучше TI по параметрам, хотя в общем они проигрывают по потреблению (это оценочное суждение, фанатам TI не беспокоиться!).
Программируем по SPI сами, так как включаем в поставочный комплект драйверы устройства.

[shide_3]

Насчёт джиттера такта и его влияния на SNR и SFDR ближней зоны написано много и повторяться не буду. А вот насчёт параметров рандомизованного и детерминированного джиттера тактовых генераторов скажу одно: каждый генератор надо пробовать - заказывать образцы и испытывать самому. На многие генераторы реально полученные результаты сильно отличаются и в худшую, и в лучшую сторону. Поэтому для меня параметры в описании - лишь ориентир для заказа образцов. 1ps конечно много, но - надо смотреть реальный шум, а не DataSheet.
Дифференциальная нелинейность в 3 емр означает пропуск кодов, я считаю для АЦП высокой разрядности диффнелинейность важнейшим параметром, влияющим на SFDR особенно при работе с малыми уровнями сигналов (недогрузка шкалы преобразования). AD делают АЦП лучше TI по параметрам, хотя в общем они проигрывают по потреблению (это оценочное суждение, фанатам TI не беспокоиться!).
Программируем по SPI сами, так как включаем в поставочный комплект драйверы устройства.

а как можно снять спектр, нужен прибор-анализатор?

[Alias]

а как можно снять спектр, нужен прибор-анализатор?

Не прибор, а программа. Главное - получить выборку отсчётов. Затем наложить оконную функцию и взять FFT. Матлаб, маткад... Для ленивых - на сайте insys.ru есть бесплатная программа ISVI. С её помощью можно проанализировать спектр и получить характеристики АЦП имея файл отсчётов в бинарном формате.

[_Anatoliy]

Не прибор, а программа. Главное - получить выборку отсчётов. Затем наложить оконную функцию и взять FFT. Матлаб, маткад... Для ленивых - на сайте insys.ru есть бесплатная программа ISVI. С её помощью можно проанализировать спектр и получить характеристики АЦП имея файл отсчётов в бинарном формате.

А какой формат бинарника? Первым идёт старший или младший байт?Или там по 3 байта?

[Alias]

А какой формат бинарника? Первым идёт старший или младший байт?Или там по 3 байта?

Для АЦП разрядностью 10 -16 бит два байта на отсчёт (если одноканальный), в старшем байте данные старшего байта АЦП.


Запрошенные rloc спектры на входной 201МГц - лови! Один в стучае внешнего тактирования 250МГц, другой - при внутреннем (Si571). Для внутреннего заметен клёш фазовых шумов вблизи.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[shide_3]

Запрошенные rloc спектры на входной 201МГц - лови! Один в стучае внешнего тактирования 250МГц, другой - при внутреннем (Si571). Для внутреннего заметен клёш фазовых шумов вблизи.

это значит, что Вы на вход подавали 49 МГц? при чем тогда 201 Мгц?

Сообщение отредактировал shide_3 - Dec 11 2012, 10:18

[Alias]

это значит, что Вы на вход подавали 49 МГц? при чем тогда 201 Мгц?

250-201=49(МГц). Вторая зона Найквиста.

To erloc:
По поводу шума при внешнем тактировании: думаю, что если подавать такт не так, как я сделал (а я взял один из парафазных выходов SMA100A и подал на вход внешнего тактирования субмодуля), надо было через транс просуммировать оба выхода - тогда шумы опустились бы на пару децибел.

Конечно, чистый синус нормального такого уровня через транс на тактовый вход АЦП - это лучшее с точки зрения минимизации шумов решение. Но вот функциональность такого решения с точки зрения коммутации с разных источников такта и раздачи на много АЦП - никакая. Поэтому PECL и применяем....

[shide_3]

250-201=49(МГц). Вторая зона Найквиста.

не вторая, а первая наверное, частота оцифровки в 5 раз больше входной

[Alias]

не вторая, а первая наверное, частота оцифровки в 5 раз больше входной

?????
При частоте дискретизации 250МГц первая зона Найквиста от 0 до 125М, вторая - от 125 до 250, и т.д.
Входной сигнал - на частоте 201МГц. Куда попадает? Правильно, во 2-ю зону. И частота 1-й гармоники в спектре отсчётов будет равна 49МГц.

а как же огромный джиттер (>100 ps), который дает PLL плисака? или PLL Вам не нужен?



Значит ли это, что если я хочу получить на выходе, например AD9524, джиттер 200 фс, то и VCXO должен обладать таким же скромным джиттером?

и подскажите, пожалуйста, по согласованию. Alias советовал 300 ом на землю для PECL. в даташите на LMK04000 (clock cleaner) советуется на PECL или LVDS приемник клока ставить 100 ом между диффпарой для LVDS, и по 50 ом на каждый провод для PECL. но это если импеданс линии передачи 100 ом, а если в пределах одной платы, то что? нужен терминатор?

По 50 Ом на выходе PECL если опираться на Vcc-2V. Если на землю - от 100 Ом до 390 Ом в зависимости от частотного диапазона. Чем выше частота - тем меньше омы. Низкие омы добавляют постоянный ток через выходные транзисторы, он ограничен характеристиками на микросхемы. Терминатор (обычно 100 Ом для дифпары) нужен для согласования на приёмном конце, я ставлю его если длина связи более 1-2 см. Резистор 0402 много места не занимает. Отличный вариант согласования типа звезда по 49,9 Ом на приёмном конце, нижний резистор блокируют 0,1мкф. В этом случае никакие 100-300 Ом у передатчика не нужны. Но иногда такую звезду неудобно делать чисто конструктивно, и может возникнуть проблема наводок от такта если линия клока под аналоговым полигоном проходит. При согласовании параллельном 100 Ом наводка меньше.

[shide_3]

?????
При частоте дискретизации 250МГц первая зона Найквиста от 0 до 125М, вторая - от 125 до 250, и т.д.
Входной сигнал - на частоте 201МГц. Куда попадает? Правильно, во 2-ю зону. И частота 1-й гармоники в спектре отсчётов будет равна 49МГц.


По 50 Ом на выходе PECL если опираться на Vcc-2V. Если на землю - от 100 Ом до 390 Ом в зависимости от частотного диапазона. Чем выше частота - тем меньше омы. Низкие омы добавляют постоянный ток через выходные транзисторы, он ограничен характеристиками на микросхемы. Терминатор (обычно 100 Ом для дифпары) нужен для согласования на приёмном конце, я ставлю его если длина связи более 1-2 см. Резистор 0402 много места не занимает. Отличный вариант согласования типа звезда по 49,9 Ом на приёмном конце, нижний резистор блокируют 0,1мкф. В этом случае никакие 100-300 Ом у передатчика не нужны. Но иногда такую звезду неудобно делать чисто конструктивно, и может возникнуть проблема наводок от такта если линия клока под аналоговым полигоном проходит. При согласовании параллельном 100 Ом наводка меньше.

спасибо
про 210 и 49 мгц все равно не понял, видимо надо еще что то почитать.
а 100 ом на приемном конце на землю или между проводами дифпары?

[Alias]

спасибо
про 210 и 49 мгц все равно не понял, видимо надо еще что то почитать.
а 100 ом на приемном конце на землю или между проводами дифпары?

Между проводниками конечно.

To rlok:
могу отснять спектр при тактировании от второго SMA100A с основного выхода. Но изделия рабочего сейчас нет. Пошла партия изделий с непонятным самовозбуждением тактовой ADCLK950 по одному из каналов, разбираюсь сейчас с ними. Разбирусь - сниму спектр.

С ADCLK925 и подобными главное не попасть на подделку. Тактировал 2 ЦАПа на частоте около 1 гига и чтобы не ставить клокер поставил этот разветвитель. Потом оказалось что во всей катушке у всех микросхем отсутствует 1 канал.
Последнее время, если нужно тактировать только 1 микросхему на плате (ад9268) даю чистый синус с OCXO через балун. С неё клок потом в плис.

На ютубе есть ролик про быстрые линеаровские ацп, там вроде на тестах всегда синусом клоцируют.

Конечно, так достигаются наилучшие характеристики АЦП. Я работаю с очень компактными многоканальными устройствами, и приходится отказываться от "чистого синуса" в пользу PECL... Один раз сплиттер поставил, для раздачи синуса по восьми каналам, и реле для переключения. Но там место позволяло....

[rloc]

Разбирусь - сниму спектр.

С нетерпением жду. Своего рода уникальный АЦП.