Как повысить динамический диапазон АЦП?, борьба с SFDR Опции

[sergunas]

Как побороть паразитные пики в спектре оцифрованного сигнала (от гармоник 3, 5 и т.д. порядка и от интермодуляционных состовляющих)? Дизеринг что-то не пойму как работает, не получается с его помощью побороть (проверяю в MATLAB на модели идеального АЦП).

[soldat_shveyk]

Диззеринг хорошо убирает малосигнальные искажения АЦП, когда на всю амплитуду сигнала приходится несколько младших разрядов АЦП. Но, когда Вы подаете на вход АЦП полномасштабный сигнал, то появляющиеся в спектре паразтные пики дизером не убрать.
Сначала надо определить источник этих самых (нелинейных искажений). Для начала надо проверить сам измерительный генератор, от которого вы подаете сигнал на вход Вашего АЦП. Самый простой способ - включить на выходе генератора полосовой фильтр, при чем у фильтра должен быть достаточно хороший VSWR в полосе пропускания.
Также, нелинейности (гармоники 2, 3, 5) могут рождаться в согласующей цепи входа АЦП: если Вы
используете активный драйвер АЦП (AD или LT), то оцените (по даташиту) его собственные нелинейности при работе с Вашими амплитудами и частотами; если Вы используете пассивную согласующе-симметрирующую цепь на ВЧ-трансформаторе, то эту цепь тоже желательно промерить на предмет нелинейных искажений для вВаших сигналов.
Ну, и конечно же, нельзя забывать про возможность потери какого-то разряда на выходе самого АЦП. При большой частоте дискретизации должны четко выполняться временные параметры зщелкивания сигнала АЦП в схему обработки (DDC или ПЛИС). Сам несколько раз попадался на этом.

Удачи.

[sergunas]

2 soldat_shveyk
Спасибо за столь полный внятный ответ. Очень упорядочивает в голове...
Небольшой попутный вопрос:

если Вы используете пассивную согласующе-симметрирующую цепь на ВЧ-трансформаторе, то эту цепь тоже желательно промерить на предмет нелинейных искажений для Ваших сигналов.

А как это промеряется? Спектрографом? А можно как-то просчитать это заранее? Скажем, для активных элементов понятно как, там даются точки SOI, TOI. А для пассивных цепей как?

В приведенных Вами возможных ситуациях меня больше интересует искажения от самого АЦП в предположении идеального входного сигнала.

Диззеринг хорошо убирает малосигнальные искажения АЦП, когда на всю амплитуду сигнала приходится несколько младших разрядов АЦП. Но, когда Вы подаете на вход АЦП полномасштабный сигнал, то появляющиеся в спектре паразтные пики дизером не убрать.

Именно это я и наблюдаю в своей модели АЦП. Собственно вся модель АЦП описывается парой строчек:

Upp = 2; % Размах в Вольтах
r = 16; % Разрядность
Ustep = Upp / 2^r;
adc_out = Ustep * fix(adc_in / Ustep); % fix - целая часть

То есть модель учитывает только эффект квантования сигнала по уровню. По мере увеличения амплитуды дизера паразитные пики пропадают. Самый большой пик третьей гармоники пропадает, когда амплитуда дизера становится неприлично большой: чуть ли не больше самого сигнала. Отражает ли это практическое положение дел? То есть применимо ли на практике, когда сигналу и дизеру отводится по половине Full Scale АЦП.

На мой взгляд, в первую очередь все же стоит занятся выяснением "генезиса" пиков (интермодуляция или гармоники?). далее искать место их появления, а в случае интермодуляции - ее "родителей". Т.е. воевать не со следствием , а с причиной

Причина в итересуемом меня случае сам АЦП. Он сам пораждает и гармоники и интермодуляцию. Вопрос, как раз, как воевать с АЦП?

[soldat_shveyk]

2 soldat_shveyk
А как это промеряется? Спектрографом? А можно как-то просчитать это заранее? Скажем, для активных элементов понятно как, там даются точки SOI, TOI. А для пассивных цепей как?

Измерять можно с помощью анализатора спектра и двухсигнального генератора (либо два генератора включенные через сумматор с малой отдачей на общую нагрузку).
Двухсигнальный генератор подключаете ко входу согласующего трансформатора АУП - 50 Ом. На симметричной высокоомной строне трансформатора (200 Ом, если транс 1:4 по сопротивлению) включаете такой же трансформатор, чтобы согласоваться с 50-омным входом анализатора спектра. Между тарнсформаторами желательно вхлючить небольшой симметричный аттенюатор с затуханием 3..10 дБ для улучшения согластования в схеме и минимизации влияния трансов друг на друга. Генераторами устанавливаете требуемый размах сигнала на вторичной обмотке первого транса, например 3.2 В. По показаниям анализатроа спектра замеряете уровней между основным полезным сигналом и продуктом 3-го порядка. Находите IP3 и SFDR собственно трансформаторов. Естественно, счто SFDR согласующего трансформатора долженбыть больше SFDR АЦП, чтобы не вносить неустранимые нелинейные искажения еще до АЦП.

2 soldat_shveyk

В приведенных Вами возможных ситуациях меня больше интересует искажения от самого АЦП в предположении идеального входного сигнала.

На основе своего опыта могу сказать, что АЦП вносит столько искажений, сколько указано в его ТТХ. У капиталистов с этим строго. Если что-то не получается, значит проблемма или на входе АЦП, или на выходе или в питании (как силовом, так и тактовом). И еще их (АЦП) надо уметь готовить.

Если вы хотите получть параметры больше, чем обеспечивает АЦП в стандартном включении, то можно применить последующую обработку сигнала для компенсации неленейнсти амплитудной характеристики АЦП. Капиталисты такое делают, что-то писали у Analog Dev. Наши соотечественники тоже работают на эту тему, насколько мне известно, есть успехи в компенсации нелинейностий 14-разрядного АЦП. Математический аппарат разработал лет 20-25 назад Ланне А.А.



Блин, сорри за правописание.
Русские буквы стерлись не клавиатуре ноутбука.