Цитата(Tanya @ Jan 23 2008, 13:37)
Done.
Краткий перевод:
"
1. Введение.Существует коммерческое оборудование для измерения THD в звуковом диапазоне
в котором используется технология активных фильтров.
Прогресс в технологии полупроводников привел к появлению широкополосных систем,
таких как xDSL-модемы, сотовые телефоны и ТВЧ с полосой частот в несколько мегагерц.
Для подобных устройств хорошим показателем линейности является THD, однако измерение
THD в широкополосных схемах с большим ДД с использованием активных фильтров при уровне
THD меньшем 100 dBc затруднительно из-за нелинейности и шумовых характеристик активных схем.
В статье предлагается метод измерения очень слабых THD-компонент сигнала (до -130 dBc)
в широком диапазоне частот (1-100МГц), а также описана рабочая установка и её параметры.
Система состоит из пассивного полосно-пропускающего фильтра (band pass filter - BPF)
и пассивного полосно-заграждающего фильтра (band elimination filter - BEF).
Пассивный BPF используется для получения чистого гармонического сигнала,
который подается на вход измеряемого прибора (device under test - DUT).
Пассивный BEF используется для удаления основного гармонического сигнала на выходе DUT с тем,
чтобы последующий спектро-анализатор мог измерить спектр гармоник с большой точностью.
Для достижения большой линейности и низкого уровня шумов оба фильтра выполнены на основе
точно подобранных пассивных R,L,C элементов.
Сигнал на входе измеряемого прибора запишем в виде:
Vin(t) =a cos(ωt).
Сигнал на выходе измеряемого прибора запишем в виде:
Vout(t) =b0 + b1 cos(ωt) + b2 cos(2ωt) + b3 cos(3ωt) + b4 cos(4ωt) + b5 cos(5ωt) + ???
Тогда для THD получаем:
THD = 10*log(b1^2/(b2^2+b3^2+b4^2+...)) (dB).
2. Принципы измерения THD.A. Установка для измерения THD.Схема измерения, Рис. 2: Sinewave_Generator => BPF => DUT => BEF => Spectrum_Analyzer.
Поскольку существующие в настоящее время коммерческие синусоидальные генераторы (Sinewave_Generator)
обладают уровнем паразитных гармоник -60 dBc, мы не можем использовать их для точного измерения малых THD.
Таким образом, для удаления нежелательных гармоник на выходе генератора необходимо использовать фильтры,
причем, для достижения высокой точности измерения, сами фильтры не должны вносить дополнительных нелинейных искажений.
Для этого можно использовать пассивные ФНЧ, однако ПФ более предпочтительны, т.к. устраняют низкочастотный шум генератора.
Обычно динамический диапазон спектро-анализатора не превышает 80 dBc, что также ограничивает диапазон измеряемых THD.
Чтобы обойти это ограничение, мы используем BEF между выходом DUT и входом спектроанализатора.
Этот фильтр подавляет основную гармоническую компоненту сигнала, не влияя на гармоники.
Чтобы достичь уровня -130 dBc между выходом BEF и входом спектро-анализатора был включен малошумящий усилитель.
Этот усилитель позволил уменьшить эквивалентный уровень шума спектро-анализатора.
B. BPF фильтр.1. BPF фильтр каскадный, состоящий из R,L,C звеньев с постоянным выходным импедансом во всей полосе частот.
2. Добротность каждого звена невелика, однако каскадное соединение нескольких звеньев позволяет получить фильтр
с большой крутизной среза.
3. Малые вносимые потери в полосе пропускания. В реальности, потери существуют, но могут быть учтены при калибровке.
Формулы (1)-(5) описывают передаточную характеристику фильтра - HBPF(jω).
C. BEF фильтр.BEF фильтр спроектирован на основе тех же принципов, что и BPF, но имеет постоянный входной импеданс.
Формулы (6)-(10) описывают передаточную характеристику фильтра - HBEF(jω).
На рис. 5 приведены результаты SPICE-моделирования АЧХ 20-ти звенного BPF фильтра и АЧХ, полученная в результате измерения.
D. Практическая реализация.BPF с центральной частотой 10 МГц имеет на частоте 20 МГц затухание -100 dB и на частоте 30 МГц затухание -185 dB.
Затухание на частоте 10 МГц равно -4.8 dB.
Благодаря большому затуханию в полосе заграждения чистый синусоидальный сигнал может быть получен фильтрацией
сигнала в виде меандра. Эффективность этого подхода описана в Разделе 3-С.
Замечания:
1. Имеет большое значение качество используемых R,L,C компонентов. В большинсте случаев,
нелинейность сердечника индуктивности приводит к нелинейным искажениям сигнала.
2. Также важно качество монтажа элементов. Любая электромагнитная связь между звеньями фильтра
уменьшает коэффициент ослабления фильтра вне полосы пропускания.
С целью уменьшения шума вызванного вибрацией, вся конструкция фильтра смонтирована
внутри дюралюминиевого монолитного корпуса.
Конструкция BEF фильтра аналогична конструкции BPF фильтра, однако в этом случае,
достаточно фильтра состоящего из пяти звеньев.
На рис. 7 показана АЧХ пяти-звенного BEF фильтра.
Важным параметром этого фильтра является коэффициент передачи второй и третьей гармоник,
поскольку из-за небольшой добротности звеньев Q, на этих частотах существует некоторое затухание.
Это затухание также может быть учтено при помощи калибровки.
В таблице 7 приведены параметры для семи различных BPF и BEF фильтров с различными центральными частотами.
3. Примеры измерения THD с использованием BPF и BEF фильтров.A. Измерение нелинейных искажений Операционного Усилителя (ОУ)Измерение THD ОУ OPA642. См. рис. 9.
B. Измерение нелинейных искажений фототранзистора (МОП).См. рис. 10.
С. Использование меандра в качестве источника гармонического колебания.Для измерения параметров АЦП нам необходимо учесть фазовый шум входного сигнала,
причем если уровень фазового шума источника сигнала большой, BPF фильтр этот шум удалить не сможет.
Известно, что при использовании источника сигнала с большой скоростью нарастания (high slew rate)
шум напряжения, такой напр. как тепловой шум, будет преобразован в фазовый шум.
Чтобы сохранить низкий фазовый шум источника сигнала, мы должны трактовать сигнал
с быстрым изменением уровня как прямоугольный. С этой целью мы предлагаем подавать прямоугольный сигнал
с выхода кварцевого генератора непосредственно на вход BPF фильтра. Как показано в Разделе 2-В,
предложенный BPF фильтр выделит из меандра чистый синусоидальный сигнал с приемлемым уровнем фазовых шумов.
(Также заметим, что в качестве источника сигнала может быть использован DDS).
D. АЦП с широкополосной схемой выборки/хранения.....
4. Заключение...."
==========
Мораль: Имея
плохой генератор и
хороший фильтр можем получить
хороший сигнал..
/Прим. пер./
?
