色哟哟视频在线观看-色哟哟视频在线-色哟哟欧美15最新在线-色哟哟免费在线观看-国产l精品国产亚洲区在线观看-国产l精品国产亚洲区久久

0
  • 聊天消息
  • 系統消息
  • 評論與回復
登錄后你可以
  • 下載海量資料
  • 學習在線課程
  • 觀看技術視頻
  • 寫文章/發帖/加入社區
會員中心
創作中心

完善資料讓更多小伙伴認識你,還能領取20積分哦,立即完善>

3天內不再提示

在通信系統中使用抖動改進ADC的SFDR

電磁兼容EMC ? 來源:EETOP ? 2023-07-07 09:45 ? 次閱讀

通過使用抖動打破量化誤差和輸入信號之間的統計相關性可以提高理想量化器的性能。所謂理想,是指 ADC傳遞函數具有統一的階躍。換句話說,理想的 ADC 具有零 DNL 誤差。這種抖動應用在需要高SFDR 的無線電接收器中尤為重要。

在本文中,我們將討論抖動的另一個重要應用,即改善現實中的 A/D 轉換器的 SFDR,例如 AD6645,它會出現 DNL誤差。這種抖動應用在當今需要高 SFDR 的無線電接收器中尤為重要。

ADC 靜態和動態線性度

在開始之前,讓我們首先快速回顧一下提高 ADC 線性度的主要限制。盡管 ADC 使用不同的架構和電路實現,但它們有兩個主要的非線性源:采樣保持(S/H) 電路和 ADC 的編碼器部分。S/H 非線性部分源于這樣一個事實,即它具有有限的轉換速率,并且當輸入是具有大振幅的高頻信號時,可能無法足夠快地跟隨輸入。缺乏表現出足夠轉換率的 S/H 是許多 ADC 無法提供高于幾兆赫信號帶寬的高 SFDR 的一個關鍵原因。這也解釋了為什么 S/H 的非線性與頻率有關。S/H 在確定 ADC的動態(或 AC)線性度方面起著關鍵作用。

另一個非線性源是 ADC 編碼器部分。對于給定的 ADC 相位,編碼器部分主要處理直流信號,因為它位于 S/H 之后。因此,編碼器非線性會導致系統的靜態(或直流)非線性。理想情況下,非線性成分不會隨頻率變化。靜態非線性的特征在于ADC 傳遞函數中的DNL和INL(積分非線性)誤差。術語“靜態非線性”可能用詞不當,因為這種非線性成分不僅影響直流信號,而且在處理交流信號時還會降低線性度。

請注意哪種非線性類型占主導地位!

本文要牢記的另一件重要事情是,對于許多 ADC,S/H 是非線性的主要來源。在這種情況下,諧波失真性能會隨著輸入接近奈奎斯特頻率而迅速下降。如果 S/H 是限制因素,則無法通過外部方式顯著改善 ADC 線性度。但是,某些 ADC 專門設計有寬帶、高線性度的前端。這使得編碼器部分成為非線性的主要來源。對于此類 ADC,我們可以使用抖動技術來改善 ADC SFDR。在研究這種抖動應用之前,讓我們仔細看看 ADC 靜態傳遞函數引入的非線性誤差。

傳遞函數非線性——確定性誤差

為了更好地理解靜態非線性,我們將以圖 1 所示的傳遞函數引入的非線性誤差為例進行研究。

b7d27cd8-1c55-11ee-962d-dac502259ad0.png

圖 1.引入非線性誤差的傳遞函數示例

上圖中的紅色曲線表示非線性 4 位 ADC,而藍色曲線表示理想的 4 位響應。如果我們使用上述特性曲線將以 4 MHz 采樣的 1.11 kHz 正弦波數字化,我們將獲得圖 2 中的波形。

b80ef53c-1c55-11ee-962d-dac502259ad0.jpg

圖 2.以 4 MHz 采樣的數字化 1.11 kHz 正弦波的波形

在圖 2 中,綠色曲線顯示輸入,而藍色和紅色曲線分別是理想和非線性傳遞函數的輸出。通過從紅色曲線中減去藍色曲線,我們可以確定非理想響應引入的非線性誤差。這由圖 3 中的紅色曲線顯示。

b82bcae0-1c55-11ee-962d-dac502259ad0.jpg

圖 3. 顯示非理想響應引入的非線性誤差的圖。

傳遞函數非線性引入的誤差是確定性誤差。這意味著,對于給定的輸入電壓,誤差始終相同。例如,參考圖 1,我們觀察到 6 LSB(最低有效位)的輸入總是導致比理想值高 3 LSB 的輸出。這種確定性行為在輸入和錯誤之間建立了相關性。如果輸入處于特定頻率,我們預計誤差在與輸入相關的某些特定頻率處具有很強的頻率分量。

圖 3 可以幫助我們更好地理解這種情況。在這種情況下,誤差波形不完全是周期性的;但是,錯誤的整體形狀似乎會以規律的方式重復出現。即輸入信號在一個周期內有兩次重復。這表明誤差在輸入的二次諧波處具有很強的分量。為了更好地形象化這一點,該圖還繪制了 2.22 kHz(二次諧波)的正弦波。如您所見,正弦波近似于誤差波形整體形狀的趨勢。

對非線性響應輸出進行快速傅里葉變換(FFT),我們得到圖 4 中的頻譜,其中僅顯示 DC 至 50kHz 范圍。

b84f5078-1c55-11ee-962d-dac502259ad0.jpg

圖 4.顯示從 DC 到 50 kHz 范圍內的非線性響應輸出

FFT 結果證實二次諧波是非線性響應的主要頻率分量。值得一提的是,主要諧波分量的頻率取決于 ADC的 INL 形狀。對于圖 1 所示的非線性(有時稱為弓形 INL),二次諧波是主要諧波。對于 S 形 INL,三次諧波是誤差的主要頻率分量。

打破 ADC 誤差與輸入之間的相關性

如果我們向輸入添加一個相對較大的隨機信號,使 ADC 的整體輸入以不可預測的方式在ADC 傳遞函數的不同階躍之間變化,我們可以在一定程度上減少確定性失真。這個概念如圖 5 所示。

b86d852a-1c55-11ee-962d-dac502259ad0.jpg

圖 5. 顯示 ADC 傳遞函數階躍期間 ADC 輸入變化的基本圖。圖片由Analog Devices提供

添加隨機信號(或抖動信號)后,給定的輸入并不總是轉換為相同的輸出電平。因此,即使輸入不變,誤差也會隨時間變化。例如,考慮將 6 LSB 的輸入應用于圖 1 中的傳遞函數。如果沒有抖動,誤差始終為 3 LSB。現在考慮抖動的情況。假設抖動信號偶爾等于 2 LSB。在 2 LSB 處,非線性誤差變為零。由于誤差在 0 和 3LSB 之間變化,因此與未抖動情況相比,誤差平均值有所降低。這個簡單的例子展示了抖動如何消除輸入和非線性誤差之間的相關性,從而減少確定性失真。抖動通過使轉換器的 DNL 誤差離域或隨機化來實現這一點。

通信系統抖動技術

抖動技術在通信系統中特別有用。對于許多通信應用,輸入可以是遠低于 ADC 滿量程的小信號。這個小信號使用相對少量的 ADC 輸出碼字。如果這些輸出碼字表現出較大的 DNL誤差,則輸出將包含顯著的諧波失真。

請注意,對于滿量程(或大)信號,DNL 誤差在某種程度上是固有平均的。原因是大信號會覆蓋 ADC 的所有輸出碼字。因此,當信號幅度降至低于滿量程值 20 dB 時,具有 88dBFS 滿量程 SFDR 的 ADC 可能僅提供 80 dBFS 的 SFDR。在這種情況下,抖動技術可能有助于我們在低信號水平下保持 ADC的 SFDR 性能。應該注意的是,由于輸入電平很小,我們可以將抖動信號添加到輸入,而不會過度驅動 ADC。

ADC 加入噪聲——不是在丟失信息嗎?

你可能會問:我們在輸入信號中加入比較大的噪聲不是丟失了信息嗎?答案是信息似乎在時域中丟失了。然而,通過適當選擇噪聲信號以及信號處理技術,我們可以重建原始信息。一種解決方案是減法式色抖動。在這種情況下,將圖 5 中的基本圖修改為下圖(圖 6)。

b884525a-1c55-11ee-962d-dac502259ad0.jpg

圖 6. 減法式抖動圖。圖片由Analog Devices提供

在減法方法中,引入輸入的噪聲以相反的極性添加到輸出,從而將系統輸出端的凈抖動噪聲歸零。在通信系統中使用的另一種有趣的技術是使用頻率內容超出所需信號帶寬的窄帶噪聲。幾百 kHz 的小帶寬對于抖動信號通常就足夠了。帶外噪聲的兩個可能位置是直流附近或略低于奈奎斯特頻率(f s /2,其中 f s 是采樣頻率)。在可用于抖動目的的大多數通信系統中不使用這兩個頻率區之一。在這種情況下,可以很容易地在輸出端濾除抖動。

分析一下我們假設的 ADC

讓我們使用圖 1 中的傳遞函數來研究這種技術。為此,我們向該 ADC 應用幅度為 2LSB 和 DC 值為 7.5 LSB 的 1.11 kHz 正弦波。這樣的輸入會執行 ADC 的中檔代碼。從略高于 0 Hz 到 30 kHz 范圍的輸出頻譜如圖 7 所示。

b898ffd4-1c55-11ee-962d-dac502259ad0.jpg

圖 7.1.11kHz 正弦波的另一個示例圖,其頻譜范圍略高于 0Hz 至 30 kHz

對于這個特定的輸入,有幾個不同的諧波分量,但主要的仍然是二次諧波。將值轉換為分貝,我們發現 SFDR 為 17.47 dBc。為了產生抖動信號,我們可以使用 Matlab 的“randn”函數來產生具有 2 LSB RMS(均方根)的寬帶高斯噪聲。應用以 1.94 MHz 為中心的通帶為 100kHz 的帶通濾波器,寬帶噪聲被轉換為略低于 f s /2的窄帶抖動。抖動信號的頻譜如下圖 8 所示。

b8bff210-1c55-11ee-962d-dac502259ad0.jpg

圖 8.抖動信號的示例頻譜

由于抖動信號是原始噪聲的帶限版本,我們可以使用以下等式來確定抖動信號的方差:

b8d8d12c-1c55-11ee-962d-dac502259ad0.png

代入數字,我們得到:

b8ee9bf6-1c55-11ee-962d-dac502259ad0.png

取該值的平方根,抖動信號的 RMS 為 0.45 LSB。抖動的峰峰值可以估計為 6.60.45 = 2.97 LSB(RMS 高斯噪聲乘以 6.6 轉換為峰峰值)。請注意,抖動的峰峰值足夠小,不會過度驅動 ADC。應用抖動后,我們獲得以下輸出頻譜(圖 9)。

b906d568-1c55-11ee-962d-dac502259ad0.jpg

圖 9.應用抖動 RMS 后的輸出頻譜

可以看出,諧波被顯著抑制。將值轉換為分貝,我們獲得 27.9 dBc 的 SFDR,與未抖動情況相比提高了 10.43 dB。抖動通過將信號雜散散布到本底噪聲中來抑制諧波分量。

真實世界 ADC 的測試結果——ADC3424

下面的圖 10 顯示了ADC3424對于 70 MHz 輸入的輸出頻譜。

b9218714-1c55-11ee-962d-dac502259ad0.jpg

圖 10. 70 MHz 輸入時 ADC3424 的輸出頻譜。圖片由德州儀器提供

ADC3424 提供抖動功能作為內部特性。關閉內部抖動后,SFDR 為 91dBc。然而,隨著內部抖動被激活,雜散擴散到本底噪聲中,并且 SFDR 增加到 99 dBc。

抖動技術限制

可顯著改善 ADC SFDR 的適當抖動級別取決于特定 ADC 的架構和其他屬性。SFDR 的改善還取決于輸入信號的幅度以及抖動的幅度。還應注意,超過一定的噪聲水平,SFDR可能不會顯著改善。以AD6645為例。該設備使用多級架構。對于這種類型的 ADC 架構,DNL 誤差具有重復模式,并且當輸入掃過 ADC 輸入范圍時,DNL 圖中有一些尖峰。下面的圖 11 顯示了 AD6645 在其一小部分輸入范圍內的 DNL 圖。

b94b65ca-1c55-11ee-962d-dac502259ad0.jpg

圖 11. AD6645 在其一小部分輸入范圍內的 DNL 圖。圖片由Analog Devices提供

對于 AD6645,尖峰每 512 個 LSB 出現一次。經實驗發現適合此特定 ADC的抖動電平為 1024 LSB 峰峰值或 155 LSB RMS。應用更大的抖動不會顯著改善 AD6645 的 SFDR。對于這個 ADC,抖動的峰峰值等于兩個 DNL 尖峰之間代碼距離的兩倍。但是,我們不能斷定這是所有多級 ADC 的一般規則。




審核編輯:劉清
聲明:本文內容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網站授權轉載。文章觀點僅代表作者本人,不代表電子發燒友網立場。文章及其配圖僅供工程師學習之用,如有內容侵權或者其他違規問題,請聯系本站處理。 舉報投訴
  • 編碼器
    +關注

    關注

    45

    文章

    3639

    瀏覽量

    134440
  • 通信系統
    +關注

    關注

    6

    文章

    1187

    瀏覽量

    53329
  • LSB
    LSB
    +關注

    關注

    0

    文章

    37

    瀏覽量

    13252
  • SFDR
    +關注

    關注

    0

    文章

    38

    瀏覽量

    12918
  • ADC采樣
    +關注

    關注

    0

    文章

    134

    瀏覽量

    12842

原文標題:在通信系統中使用抖動改進 ADC的SFDR[20230707]

文章出處:【微信號:EMC_EMI,微信公眾號:電磁兼容EMC】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。

收藏 人收藏

    評論

    相關推薦

    如何在通信系統中使抖動改進ADCSFDR呢?

    之前的文章中,我們討論了如何使用抖動來通過打破量化誤差和輸入信號之間的統計相關性來提高理想量化器的性能。
    的頭像 發表于 11-29 17:12 ?1165次閱讀
    如何在<b class='flag-5'>通信</b><b class='flag-5'>系統</b><b class='flag-5'>中使</b>用<b class='flag-5'>抖動</b><b class='flag-5'>改進</b><b class='flag-5'>ADC</b>的<b class='flag-5'>SFDR</b>呢?

    通信系統中使抖動改進ADCSFDR應用研究

    另一個非線性源是 ADC 編碼器部分。對于給定的 ADC 相位,編碼器部分主要處理直流信號,因為它位于 S/H 之后。因此,編碼器非線性會導致系統的靜態(或直流)非線性。
    的頭像 發表于 12-01 11:42 ?712次閱讀
    <b class='flag-5'>通信</b><b class='flag-5'>系統</b><b class='flag-5'>中使</b>用<b class='flag-5'>抖動</b><b class='flag-5'>改進</b><b class='flag-5'>ADC</b>的<b class='flag-5'>SFDR</b>應用研究

    什么是無雜散動態范圍 (SFDR)?為什么 SFDR 很重要?

    降低到不可接受的水平。當今通信系統的嚴格要求可能需要 95 dB 范圍內的高 SFDR 值。然而,普通 ADC 無法提供這種水平的線性度。下面的表 1 比較了 Analog Devi
    發表于 09-11 15:48

    高速ADC的低抖動時鐘設計

    本文主要討論采樣時鐘抖動ADC 信噪比性能的影響以及低抖動采樣時鐘電路的設計。
    發表于 11-27 11:24 ?15次下載

    高速ADC時鐘抖動的影響的了解

    。作為一個例子,我們將突出最新的高性能ADC的線性技術,16位,160mspsltc2209。該ADC具有信號噪聲比(SNR)77.4db與100dB SFDR的,整個的基帶區。像大多數高速A
    發表于 05-15 15:20 ?13次下載
    高速<b class='flag-5'>ADC</b>時鐘<b class='flag-5'>抖動</b>的影響的了解

    高速ADC抖動采樣時鐘電路設計中的應用

    接收機的整體性能。A/D 轉換過程中引入的噪聲來源較多,主要包括熱噪聲、ADC 電源的紋波、參考電平的紋波、采樣時鐘抖動引起的相位噪聲以及量化錯誤引起的噪聲等。除由量化錯誤引入的噪聲不可避免外,可以采取許多措施以減小到達
    發表于 11-27 14:59 ?17次下載
    高速<b class='flag-5'>ADC</b><b class='flag-5'>在</b>低<b class='flag-5'>抖動</b>采樣時鐘電路設計中的應用

    是什么對ADCSFDR構成限制?

    諧波頻率是基波頻率的整數倍數。對于設計良好的單芯片ADC內核,SFDR一般主要由載波頻率與目標基波頻率的第二或第三諧波之間的動態范圍構成。一些窄帶ADC數據手冊只會定義較窄的工作頻帶內的SFD
    的頭像 發表于 09-02 14:22 ?6092次閱讀

    16位、210 Msps ADC 100dB SFDR

    16位、210 Msps ADC 100dB SFDR
    發表于 05-11 12:02 ?1次下載
    16位、210 Msps <b class='flag-5'>ADC</b> 100dB <b class='flag-5'>SFDR</b>

    16位210 Msps ADC 98dB SFDR

    16位210 Msps ADC 98dB SFDR
    發表于 05-24 10:22 ?1次下載
    16位210 Msps <b class='flag-5'>ADC</b> 98dB <b class='flag-5'>SFDR</b>

    估算SNR和SFDR的實際考慮因素

    時鐘抖動、采樣率和量化噪聲是影響 ADC 中 SNR 和 SFDR 的最關鍵因素
    的頭像 發表于 08-11 14:26 ?4017次閱讀
    估算SNR和<b class='flag-5'>SFDR</b>的實際考慮因素

    高速ADC中增加SFDR的局限性分析

    無雜散動態范圍 (SFDR)是 表征電路線性性能的常用方法。該規范處理通信系統時特別有用。通過檢查 AD 轉換器 (ADC) 的一般功能,
    的頭像 發表于 05-11 15:22 ?1416次閱讀
    <b class='flag-5'>在</b>高速<b class='flag-5'>ADC</b>中增加<b class='flag-5'>SFDR</b>的局限性分析

    通信系統中使抖動改進ADCSFDR

    通過使用抖動打破量化誤差和輸入信號之間的統計相關性可以提高理想量化器的性能。
    的頭像 發表于 05-24 09:37 ?597次閱讀
    <b class='flag-5'>在</b><b class='flag-5'>通信</b><b class='flag-5'>系統</b><b class='flag-5'>中使</b>用<b class='flag-5'>抖動</b><b class='flag-5'>改進</b><b class='flag-5'>ADC</b>的<b class='flag-5'>SFDR</b>

    高速ADC中增加SFDR的主要限制是什么?

    高速ADC中增加SFDR的主要限制是什么? 高速ADC是現代電子器件中一個十分重要的組成部分, 通常在工業、汽車、航空以及軍事等領域應用廣泛。隨著技術的發展,高速
    的頭像 發表于 10-31 09:41 ?679次閱讀

    是什么對ADCSFDR構成限制

    電子發燒友網站提供《是什么對ADCSFDR構成限制.pdf》資料免費下載
    發表于 11-28 11:49 ?0次下載
    是什么對<b class='flag-5'>ADC</b>的<b class='flag-5'>SFDR</b>構成限制

    高速ADC中通過校準改進SFDR

    電子發燒友網站提供《高速ADC中通過校準改進SFDR.pdf》資料免費下載
    發表于 08-30 10:59 ?0次下載
    <b class='flag-5'>在</b>高速<b class='flag-5'>ADC</b>中通過校準<b class='flag-5'>改進</b><b class='flag-5'>SFDR</b>
    主站蜘蛛池模板: 久久99re7在线视频精品| 美女撒尿无遮挡免费中国| 亚洲国产欧美日本大妈| 国产欧美一区二区三区久久| 午夜亚洲WWW湿好大| 国语精彩对白2021| 伊伊人成亚洲综合人网| 久久er99热精品一区二区| 中文人妻熟妇精品乱又伦| 免费在线a| 国产AV无码熟妇人妻麻豆| 午夜福利合集1000在线| 久草在线在线精品观看99| 337p啪啪人体大胆| 欧美日韩一区二区三区四区| 成年人在线免费观看视频网站| 忘忧草在线影院www日本| 好看AV中文字幕在线观看| 99国产精品久久人妻| 天天插天天舔| 乱h好大噗嗤噗嗤烂了| 超嫩校花被灌醉在线观看| 亚洲蜜桃AV色情精品成人| 女人操男人| 韩国甜性涩爱| ai换脸女明星被躁在线观看免费| 色偷偷av男人的天堂| 精品国产乱码久久久久久免费流畅| 在线va无卡无码高清| 日本国产黄色片| 国产亚洲精品久久久久久线投注 | 野草在线视频完整视频| 柠檬福利精品视频导航| 国产精品内射久久久久欢欢| 真实伦 乱| 翁熄性放纵交换01| 美女脱衣服搞鸡| 国产三级级在线电影| chinese耄耋70老太性| 亚洲高清免费在线观看| 青年医生插曲|