На схеме плохо видно куда подключен вывод LVDS. По даташиту вроде как на GND надо для CMOS.

АЦП подключена к ПЛИС



LVDS подключен к GND

Если у Вас есть оцифровщик 12-14 бит и 50+МГц, не пожалейте 6 баксов на VX7 от Яуха просто с немерянным джиттером, оно того стоит. В свое время делали нечто на AD6654, клоковые генераторы закладывались разные, от Мориона 80МГц до JO75. Конкуренты-друзья содрали, но выпендрились, там в другом месте требовалась передискретизация (у нас софтовая), они просто заказали прошивку VX7 на нужную частоту. Каков был шок, когда они позвали помочь разобраться с якобы избыточными шумами (после покаяния) - тупая замена на JO75 с VX7 давала падение шумовой дорожки на 12дБ при 50 Ом без сигнала на входе - там можно шумовую дорожку было увидеть. Замена Мориона на KXO-900 80МГц от Гейера уже дает заметное приращение дорожки, JO75 - четко определяемые 3-4дБ. Ну и на очень чистых сигналах, возможно чуть субъективно, шумовая юбка вокруг палки с JO75 больше, чем с Морионом. Здесь, конечно не тот случай. Похоже на 5-ю гармошку от 25МГц в физЭзернете, плохо развязанную, на 3-м Найквисте. И если антизвонные резисторы в данные встроить, наверное, не проблема, то с развязкой от Эзернета придется повозиться

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 ?.

Да нет, как раз с одной палкой и все предельно ясно и формула как раз для этого случая и дается, а вот величина прироста шумов на малых сигналах или шумах не столь однозначна.

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.

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.


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".

Если не считать, что АЦП - это, грубо говоря, смеситель клоков с входным аналогом. Джиттер клока - это тот же проинтегрированый фазовый шум. Перемножили - получили. На таких частотах на аналоге всегда что-то есть. Поэтому, умножаем, пусть на малую величину, но не на ноль все-же. Простите технолога-микроэлектронщика без радиотехнического образования за криво высказанные мысли. Медленно печатаю. Вы почти то же написАли.

Есть. Есть наш входной сигнал. И если сигнал во времени изменяется (неважно, одна палка в спектре, или сплошной спектр), то и получаем шум в коде. Только для постоянного напряжения джиттер, он же фазовый шум, не страшен.
Я только хочу возразить Treck, что физические предпосылки для увеличения шума есть.

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

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.

перепад имеет кривой спектр , он тут не катит для примера

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.

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

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.

Боюсь, что многие меня здесь неправильно поняли.

Джиттер - это дрожание времени срабатывания устройства выборки и хранения АЦП.
Изменение времени взятия отсчета, не может увеличить мощность входного сигнала.
Это относилось к тому, что многие советовали использовать генераторы с низким джиттером для измерения гистограммы шума с замкнутым входом.
На мой взгляд это абсолютно не нужно.

Джиттер изменяет их спектральный состав входного сигнала, размах входного сигнала он при этом не меняет.(!)
Размывание спектрального состава ухудшает отношение сигнал-шум.
Т.е. если у Вас есть идеализированный синусоидальный сигнал с отношением сигнал шум бесконечность, то после его дискретизации (но не квантования!) из-за наличия джиттера у него будет отношение сигнал описываемое выражением

20*lg(2*pi*f*t),

где, f-частота синусоидального сигнала в ГЦ, t - СКО джиттера в С.

Кстати, мы поняли, что этим имели Вы ввиду, но сама фраза имеет название времени апертурной неопределенности АЦП, к джиттеру клоков не имеющее отношения. Где-то была формула , где под корнем суммы квадратов и квадрат этой величины. Вообще максимум видел 4 слагаемых, а не 2, как в AN501. Но все относится к монохрому. Формул для шумоподобных сигналов не видел. Может у меня кривые ручки, но подъем шумовой дорожки при повышенном джиттере имел счастье наблюдать неоднократно. Конечно, не 8 разрядов. Вру, один раз было. Когда на питание буфера клоков поставили 100нан, вместо 10 нан. Там точно было 8 разрядов.
То, что здесь проблема в другом мы уже вроде поняли. По инерции поговорили.

Не входного, а выходного, в цифровой форме. И не увеличить, а уменьшить. Передать часть его в шум.

Вот видите! А квантование своего шума добавит.
А нелинейности входных каскадов тоже как-то размоют полезные спектральные палки, понаделают всяких гармоник, интермодуляционных штучек (всё за счет полезного сигнала).

Сняли кварц, припояли на его место SMA разъем и с прибора затактировали плату. Прошлись от 1 МГц до 120 МГц. Результат тот же((

Проблема не в кварце. А в наводке от умножителя в физЭзернете ИМХО. Именно 125 МГц.

А заблокировать генератор для Ethernet можно?
Питание и землю ОУ и АЦП отделить от цепей этого генератора. Или по эфиру как-то пролазит?

Это явление было, когда вход АЦП был замкнут на землю?
В преобразование Фурье были дискретные составляющие?

Это был эксперимент при всех остальных равных условиях. Менялся только клоковый генератор - на плате предусмотрено место для нескольких типов. На входе просто стоял запаянный резистор 51Ом. Потом ADT4-6T 1:4 и AD6654. Спектр клоков смотрелся FSL6 - кроме VX7, у всех остальных спектр чистый. Что касается Фурье - здесь сложнее. AD6654 - DDC со встроенным АЦП. Т.е. мы видим только 6 кусочков обычно по 5-10кГц, по числу каналов, спектра. Но спуров вроде во всей полосе выше минус 105дБFS не было - девайс сканирует весь диапазон 0-40МГц (точнее 2-38 - фильтр такой стоит на входе) как раз на наличие чегой-то выше заданного порога. Опять-таки, это не касается VX7 80МГц.

Снял резонатор на 25 МГц. Картина следующая:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Похоже еще что-то на 25 МГц есть.

в RAND и не RAND спектры различаются ?

RAND (Pin 63): Digital Output Randomization Selection Pin
ножка 63 все время на нуле?

не понял вопрос?

Да, все время в нуле.

А задизейблить Эзернетовскую чипу можно? Хотя бы PHY. Фиг знает какой там синтезатор клоковой 125МГц 100BASE-TX. Вполне возможно, что это его генератор в поиске дает такую распушку, которая с 3 зоны Найквиста попадает в 25 МГц. Отключения кварца ИМХО мало.

PHY у нас DP83865. Используем 1000BASE. Протокол и ядро Ethernet делаем в ПЛИС. Пробовали отпаявать резонатор и отключать ядро в ПЛИС. Попробовать отключить PHY от питания?

ЕМНИП в BASE1000 тоже много цепей работает на 125МГц. Имеет смысл попытаться загасить чип. !RESET по 33 ноге вроде не поможет, но можно попытаться.

Ok, попробуем отключить чип от питания, благо такая возможность есть.

Отключили PHY от питания. Ничего не изменилось(( Спектр такой же.

АЦП работает на частоте 100 MHz.
А ПЛИС на какой? Не из нее ли лезет?
По первым показанным картинкам получалось, что что-то работает на 125 MHz. А дальше уже переносится на 25 MHz и др.
Советовали уже - последовательно с выходами АЦП запаять резисторы. Ом 47. Не очень приятная процедура...

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.

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.

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.

Пробовали ставить вместо ОУ трансформатор. Ситуация не изменилась. Отрубили входы АЦП (сняли резисторы) от ОУ, сигнал в этом случае на выходе ОУ без искажений, т.е искажения вносит АЦП.

Затактируйте FPGA другой частотй (например поделите частоту выборок на 2) или перепишите ядро FPGA так, чтобы основной клок сразу поделился. Если помеха сместится по спектру в коэффициент деления клока раз- то это наводки от FPGA на АЦП. По питанию, земле или сигнальным входам. Если по сигнальным входам- иногда помогало поставить резисторы антизвонные, иногда приходилось ставить LVDS или логический повторитель.

АЦП тактируется напрямую от тактового генератора. Пробовали изменять клок. Действительно помеха смещается в коэффициент деления клока раз. FPGA не имеет отношения к тактированию АЦП.

Если схема всё такая же, как на картинках - У вас между ОУ и АЦП стоят RC фильтры. Можете попробовать увеличить конденсаторы, и между резисторами конденсатор повесить, между входами АЦП.

То, что АЦП напрямую от тактового- это понятно. Но ведь FPGA тоже работает с этой же тактовой частотой - или напрямую, или через zero delay clock distribution, или от АЦП по его готовности данных. Так вот, сделайте так, чтобы эти два сигнала имели разную частоту. Или разорвите цепи тактирования, или поменяйте дизайн FPGA. Например берите только каждую третью выборку (в 3 раза понизьте частоту ядра FPGA). Если помехи останутся на частоте АЦП- то проблема в нем или около него. Если в три раза уменьшится и частота помех- то это FPGA влияет на АЦП. Конечно, перед просмотром спектра надо незабыть добавить нули вместо пропущенных выборок.

Смотрим вход не прошивая FPGA, т.е влияние ПЛИС исключено.

Т.е отдельным скопом смотрите, а не считываете с АЦП? Так там и будут подобные иглы (треугольники)- это результат работы УВХ АЦП. Только они никак не влияют на результат преобразования, если правильно спроектирован фильтр перед АЦП, т.к к моменту выключения УВХ переходный процесс должен закончится.
Почитайте аппликухи по АЦП с подобной архитектурой- там описано, как меняется импеданс входа ацп в процеесе работы УВХ. Это и определяет параметры RC цепи между буфером и АЦП,

шумы по питанию таки остались 100 мВ ? должны быть в 10(и больше) раз меньше минимум
кстати где-тов шите это написано

Так и сделали. Последовательно с выходами АЦП, разорвали дорожки и поставили резисторы 39 Ом. Правда, по каждому разряду резистор находится на разном удалении от микросхемы АЦП (из-за высокой плотности дорожек). Картина на выходе АЦП совсем испортилась. Скрины привожу далее. В чем может быть проблема?

Насчет того, что резисторы на разном расстоянии, думаю, не страшно. Расстояния маленькие.
Картина АЦП... А после усилителя LTC6400 (там их несколько вариантов есть) сигнал смотрели? Не возбуждается ли? Или ловит помехи (вплоть до эфирного радио и др.). В экран бы его. Осциллографом с широкой полосой надо смотреть, а то и не увидите. Там еще у LTC выходы разные есть, и конденсаторы, индуктивности между выходами. Всуньте емкий конденсатор, для проверки.

И еще одна мысль меня посетила, удивляюсь, что до сих пор не высказанная. А вы уверены, что ваша ПЛИС работает, как положено? Что выдерживаются все требования к временам предустановки и удержания сигналов данных с АЦП по отношению к тактовым сигналам?

Смотрим осциллографом непосредственно перед АЦП - картина нормальная, спектр хороший. Сигнал всячески зафильтровали как могли. И ёмкий кондёр между выходами тоже стоит..
А вот по поводу выдерживания требований к временам предустановки - вопрос хороший. Частота работы АЦП (такт, подаваемый с генератора на АЦП) - 100 МГц, эту же частоту микросхема АЦП транслирует на сервисную (энергонезависимую ) ПЛИС, а она, в свою очередь, тактирует ПЛИС, занимающейся приёмом данных с АЦП. ПЛИС обработки работет следующим образом - по тактовому сигналу, получаемому с сервисной ПЛИС, просто защёлкиваются данные в переменную, после чего, дальше передаются в работу.
То есть схема такта следующая: генератор- АЦП- сервисная ПЛИС- ПЛИС обработки. А схема данных - АЦП - ПЛИС обработки.

Получается, что данные изменяются незадолго перед фронтом такта (на сколько незадолго, хрен знает, как в сервисной ПЛИС такты задерживаются). Нехорошо. Лучше бы наоборот.
Для проверки можно бы попробовать инвертировать такты, защелкивающие данные. Или данные задержать в сервисной ПЛИС, или в основной. Или внутри основной ПЛИС сделать свой тактовый сигнал из входного, на ФАПЧ, со сдвигом по фазе. Как минимум, пустить такты в обход сервисной ПЛИС.

Пустить такт в обход сервисной ПЛИС не получится - так задано топологией. Движение по фронту защелкивания ничего не дало. По фазе ещё не пробовали. Интересный факт - сигнал отображается в чипскопе по -разному. 1 - при слабом сигнале просечки появляются вверху синусоиды (центральный уровень смещён немного вверх -видно на шумой дорожке без сигнала), при увеличении мощности сигнала, пробои показаны на рисунке 2, при ещё большем усилении - на рисунке 3. Может, всё-таки такой эффект из-за некорректного соединения при врезке резисторов?

Витой парой сверху пустите временно.

Да у вас, батенька, порядок бит попутан в цифровой части. Смотрите код ПЛИС внимательно.