Шумят 8 разрядов АЦП Опции

[Art55555]

Разработали плату. Входная часть представляет из себя операционный
усилитель LT6400-20 и АЦП LTC2208 (16 бит, 130 MSPS) - Рис.1, далее ПЛИС. При отладке обнаружили, что шумит 8 разрядов. Входную часть делали по
Даташиту. Кварц поставили хороший с джиттером 1 пс. Земли не разделяли.
На рис.2 представлен шум АЦП при отсутствии сигнала на входе. На рис. 3
- видно, что шумят младшие 8 разрядов. Шумят как-то уж странно. Обычно младшие разряды шумят с большей частотой чем старшие. Здесь же 8 младших шумят с одинаковой интенсивностью, 8 старших не шумят вообще.
Замеры осциллографом:
Шум земли – размах 100 мВ (Рис.4).
Шум циф. питания – 200 мВ, аналогового – 80мВ (Рис.5).
Шум на входе АЦП – 100 мВ (Рис.6)
Подскажите куда смотреть в первую очередь? В чем может быть проблема?
Какие основные методы отладки можете посоветовать в нашем случае?

Эскизы прикрепленных изображений

 

[ledum]

http://www.analog.com/static/imported-file...7755AN501_a.pdf формула 6

[Tpeck]

http://www.analog.com/static/imported-file...7755AN501_a.pdf формула 6

Спасибо за ссылку.
Но, Вы не ответили на предыдущий мой вопрос...

[ledum]

Но, Вы не ответили на предыдущий мой вопрос...

Немного раньше ответил. У этих АЦП всегда что-то есть на входе. Достаточно малых шумов, помех и т.д. чтобы джиттер начал наращивать шумы. Конечно, зависимость не столь однозначна, как при монохроме, но обратите внимание, прямой зависимости от уровня оцифровываемого сигнала нет. Только от частоты.

[Tpeck]

Немного раньше ответил. У этих АЦП всегда что-то есть на входе. Достаточно малых шумов, помех и т.д. чтобы джиттер начал наращивать шумы. Конечно, зависимость не столь однозначна, как при монохроме, но обратите внимание, прямой зависимости от уровня оцифровываемого сигнала нет. Только от частоты.

На мой взгляд, вы не правильно трактуете эту формулу.
Дрожание времени взятия отсчета, не приводит к увеличению шума.
К этому нет ни каких физических предпосылок.

[тау]

...
Дрожание времени взятия отсчета, не приводит к увеличению шума.
К этому нет ни каких физических предпосылок.

для белого шума на входе или приведенного ко входу.
В других случаях (небелый шум, палки-ёлки) энергия этих палок хоть чуток но размазывается джиттером клока по спектру дискретизированного сигнала (свертка спектров).
При невысоких палках (мало децибелов от шума) это явление пренебрежимо мало тогда, когда спектр клока имеет хотя бы на 10-20 децибелов большее отношение несущей клока к уровню фазового шума клока. тогда можно и пренебречь. имхо.

Привожу топологию части платы связанную с АЦП.

а что , даже резисторов на выходе АЦП нету? сразу в разъем и толстый шлейф? . тогда помехи будут , как не быть

[ViKo]

для белого шума на входе или приведенного ко входу.
В других случаях (небелый шум, палки-ёлки) энергия этих палок хоть чуток но размазывается джиттером клока по спектру дискретизированного сигнала (свертка спектров).
При невысоких палках (мало децибелов от шума) это явление пренебрежимо мало тогда, когда спектр клока имеет хотя бы на 10-20 децибелов большее отношение несущей клока к уровню фазового шума клока. тогда можно и пренебречь. имхо.

Глядя на Рис. 1 из приведенного AN-501, видно, что дрожание момента выборки приводит к появлению ошибки в полученном коде. То есть, к идеально оцифрованному сигналу добавляется случайный шум, зависящий от джиттера и скорости изменения входного сигнала.
И это будет иметь место, даже если спектр входного сигнала состоит из одной палки.

[тау]

Глядя на Рис. 1 из приведенного AN-501, видно, что дрожание момента выборки приводит к появлению ошибки в полученном коде. То есть, к идеально оцифрованному сигналу добавляется случайный шум, зависящий от джиттера и скорости изменения входного сигнала.
И это будет иметь место, даже если спектр входного сигнала состоит из одной палки.

это вроде всем понятно. Вы лучше объясните случай, когда спектр входного сигнала состоит не из палок , а равномерен (белый шум), т.е во временной области входной сигнал представляет собой дельта функцию, как при оцифровке влияет на неё джиттер клока ?.

[ViKo]

это вроде всем понятно.

Ну, как же. Вот Treck говорит
"Дрожание времени взятия отсчета, не приводит к увеличению шума.
К этому нет ни каких физических предпосылок."
И никто не возражает.

Вы лучше объясните случай, когда спектр входного сигнала состоит не из палок , а равномерен (белый шум), т.е во временной области входной сигнал представляет собой дельта функцию, как при оцифровке влияет на неё джиттер клока?

Белый шум во временной области - это не дельта-функция. Обычные колебания сигнала около среднего, с гауссовским распределением. Я так думаю. (А Википедия говорит, что необязательно гауссовское).
И, поскольку там есть изменения сигнала, значит, будет и увеличение шума. Потому что любой шаг влево-вправо от положенного - это уже другой код с АЦП.
Если взять идеальный перепад из 0 в 1, то очевидно, что если выборка попала на 0, будет код 0000, а если на 1, то будет какой-нибудь 1111. Зависимость от джиттера имеется.
Про дельта-функцию - моя фантазия бессильна.

а вот величина прироста шумов на малых сигналах или шумах не столь однозначна.

Но никто не будет спорить, влияние джиттера есть. Просто, если сигнал малый, то и ошибка кода с АЦП будет мала. И если частота сигнала мала, тоже ошибка кода невелика.
Если к каждой спектральной составляющей сигнала добавить шум из-за джиттера, вот спектр и "размазывается".

[тау]

Ну, как же. Вот Treck говорит
"Дрожание времени взятия отсчета, не приводит к увеличению шума.
К этому нет ни каких физических предпосылок."
И никто не возражает.

я возразил, указав на то, что справедливо только для белого шума.

Белый шум во временной области - это не дельта-функция. Обычные колебания сигнала около среднего, с гауссовским распределением. Я так думаю. (А Википедия говорит, что необязательно гауссовское).
И, поскольку там есть изменения сигнала, значит, будет и увеличение шума. Потому что любой шаг влево-вправо от положенного - это уже другой код с АЦП.

Хорошо, пусть так. Ну и что , как была совершенно случайная величина - так и осталась . Энергия сигнала в спектре не добавилась надеюсь от шума клока? или Вы считаете иначе? а если энергия не добавилась, то мощность шума должна остаться такой же (либо - перераспределиться по разным частотам, искривив прямую линию спектра белого шума). Если в сигнале есть "палки" , то из-за шума клока энергия этих палок размазывается по спектру, добавляя энергию шума, взятую у палок. Интегрально в спектре энергия остается такой-же по теореме Парсеваля.

Если взять идеальный перепад из 0 в 1, то очевидно, что если выборка попала на 0, будет код 0000, а если на 1, то будет какой-нибудь 1111. Зависимость от джиттера имеется.

перепад имеет кривой спектр , он тут не катит для примера

Но никто не будет спорить, влияние джиттера есть.

нет, для белого шума - нет. Другое дело что и чисто белого шума нет на идеальном входе.

Сообщение отредактировал тау - Jul 1 2011, 09:02

[ViKo]

я возразил, указав на то, что справедливо только для белого шума.
Энергия сигнала в спектре не добавилась надеюсь от шума клока? или Вы считаете иначе?
нет, для белого шума - нет. Другое дело что и чисто белого шума нет на идеальном входе.

Теперь понятно, что вы имели в виду. Я считаю не иначе.
Каждая палка спектра размазывается. Палка опускается, окружающий ее спектр поднимается.
Наш полезный сигнал отдал часть своей энергии в окружающий шум. Вот и получается, что энергия шума увеличилась.
И "неполезные" палки так же себя ведут. И это даже неплохо, наверное. Только они и так помеха, энергию шума не меняют.
А для белого шума - да, ничего не меняется.
А вот вопросик - если у нас шумоподобный сигнал (ПСП, например), то потеряем ли мы его из-за джиттера тактов АЦП? Мне все же кажется, что потеряем.

[тау]

А вот вопросик - если у нас шумоподобный сигнал (ПСП, например), то потеряем ли мы его из-за джиттера тактов АЦП? Мне все же кажется, что потеряем.

конечно потеряем если сильно захотим . Мгновенные спектры шумоподобных сигналов вовсе не шумоподобны, они информативны и могут быть испорчены джиттером.
дико извиняюсь за OFF

[ViKo]

Мгновенные спектры шумоподобных сигналов вовсе не шумоподобны

Набор палок (частокол), только при грубом наблюдении похожий на непрерывный шум. И каждая из них размоется джиттером.

upd. И, поскольку все (?) полезные сигналы, которые несут нужную нам информацию, имеют такой дискретный спектр, джиттер тактов дискретизации всегда будет ухудшать отношение сигнал/шум.