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

 

[Дмитрий_Б]

Ну с чего это вы решили, что "шум 8 разрядов"? Эти 8 разрядов могут переключаться при изменении входного напряжения, соответствующем ступеньке квантования - от 0xff до 0x100, например. А если бы смещение оказалось точно полшкалы, переключались бы все разряды.
Зато из второй картинки первого сообщения видно, что за вычетом наводки, ДД у вас около 66дБ. Недурно, если учесть, что земли и питание у вас не разделены.
Что до осциллограмм на входе АЦП, то страшная картина не должна особенно пугать: наводки от частоты дискретизации характерны тем, что они соответствуют некоторому дополнительному постоянному напряжению сдвига входного сигнала. Наводки с выходов АЦП в виде пичков поступают на вход после того, как УВХ внутри АЦП зафиксировал напряжение на входе. И всё-таки резисторы, ограничивающие токи перезаряда паразитных емкостей на выход АЦП желательно поставить.

[VladimirB]

Ну с чего это вы решили, что "шум 8 разрядов"? Эти 8 разрядов могут переключаться при изменении входного напряжения, соответствующем ступеньке квантования - от 0xff до 0x100, например. А если бы смещение оказалось точно полшкалы, переключались бы все разряды.
Зато из второй картинки первого сообщения видно, что за вычетом наводки, ДД у вас около 66дБ. Недурно, если учесть, что земли и питание у вас не разделены.
Что до осциллограмм на входе АЦП, то страшная картина не должна особенно пугать: наводки от частоты дискретизации характерны тем, что они соответствуют некоторому дополнительному постоянному напряжению сдвига входного сигнала. Наводки с выходов АЦП в виде пичков поступают на вход после того, как УВХ внутри АЦП зафиксировал напряжение на входе. И всё-таки резисторы, ограничивающие токи перезаряда паразитных емкостей на выход АЦП желательно поставить.

На моей плате с АЦП 14-бит 125МГц LTC2285 динамический диапазон (SFDR) более 80 дБ и "шумит" 2 разряда, хотя земля также не разделена на аналоговую и цифровую и питание разделено лишь ферритовыми бусинами, а вот резисторы между АЦП и ПЛИС есть.

[Art55555]

На моей плате с АЦП 14-бит 125МГц LTC2285 динамический диапазон (SFDR) более 80 дБ и "шумит" 2 разряда, хотя земля также не разделена на аналоговую и цифровую и питание разделено лишь ферритовыми бусинами, а вот резисторы между АЦП и ПЛИС есть.

Питание у нас тоже разделено ферритовыми бусинами. Как может влиять отсутствие резисторов на шумы младших 6-8 разрядов? Шум видем также непосредственно на ножках АЦП.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Art55555]

После продолжительного времени вернулись к отладки шумов. Определили что идет пролаз во входную цепь гармоники тактового сигнала 200 МГц. Причем происходит это после опер. усилителя. Пробовали поставить трансформатор. То же самое. Привожу спектр такта на входе АЦП - Рис.1, входной сигнал (sin 10 МГц) - Рис.2 и его спектр Рис.3. Схема подключения тактового генератора - Рис.4 Что нужно сделать, чтобы убрать этот пролаз?

Сообщение отредактировал Art55555 - Sep 29 2011, 15:17

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Timmy]

После продолжительного времени вернулись к отладки шумов. Определили что идет пролаз во входную цепь гармоники тактового сигнала 200 МГц. Причем происходит это после опер. усилителя. Пробовали поставить трансформатор. То же самое. Привожу спектр такта на входе АЦП - Рис.1, входной сигнал (sin 10 МГц) - Рис.2 и его спектр Рис.3. Схема подключения тактового генератора - Рис.4 Что нужно сделать, чтобы убрать этот пролаз?

Я думаю - необходимо качественно развязать питание АЦП и его буферного ОУ. Это похоже на то, что АЦП импульсами бьёт по шине питания, пички замечательно проскакивают на ОУ по широкому полигону, а PSRR у ОУ на гигагерце совсем никакой, поэтому всё проходит на выход ОУ и вход АЦП. Внимательно посмотрите скопом аналоговое напряжение, боюсь, оно не совсем аналоговое.

UPD:Я, конечно, имел ввиду, что между питанием АЦП и буфера должна стоять некоторая фильтрующая RLC система, а ни в коем случае не сплошной полигон.

Сообщение отредактировал Timmy - Oct 1 2011, 19:10