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如何判定雜散來源?

analog_devices ? 來源:未知 ? 2023-08-21 18:20 ? 次閱讀
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直接數據頻率合成器(DDS)因能產生頻率捷變且殘留相位噪聲性能卓越而著稱。另外,多數用戶都很清楚DDS輸出頻譜中存在的雜散噪聲,比如相位截斷雜散以及與相位-幅度轉換過程相關的雜散等。此類雜散是實際DDS設計中的 有限相位和幅度分辨率造成的結果。

其他雜散源與集成DAC相關——DAC的采樣輸出產生基波和相關諧波的鏡像頻率。另外,因DAC非理想的開關屬性可能導致低階諧波的功率水平升高。最后一種雜散源是在系統時鐘頻率的基波與任何內部分諧波時鐘(例如,ADI直接數字頻率合成器提供的SYNC_CLK)之間產生的混頻產物。

上述雜散噪聲的全部已知來源都可根據相對于DDS/DAC輸出處基波信號的頻率偏移進行預測。以下內容旨在幫助您確定DDS輸出信號頻譜中的雜散源。如果通過改變DDS頻率調諧字使雜散與DDS/DAC相關,則并不難確定雜散源。這是因為改變調諧字時,上述所有雜散噪聲的頻率偏移均隨基波變化。

如何確定DDS輸出信號頻譜中的雜散源例如,24 MHz基波有一個72 MHz的三階諧波。如果DDS系統時鐘為100 MHz,則三階諧波與系統時鐘的產物會折回到至28 MHz,與基波僅偏移4 MHz。如果基波增加10 KHz至24.010 MHz,則新的后疊積將偏移基波3.97MHz,這是可以提前預測的。 如果無論頻率調諧字如何變化,雜散相對基波的頻率偏移均保持不變,則DDS/DAC不是雜散源。相反,如果雜散相對基波的頻率偏移隨DDS調諧改變而變化,則DDS/DAC很可能是雜散源。通過確保頻率調諧字變化包括頻率調諧字的截斷部分和未截斷部分,可為發現雜散源帶來方便。截斷部分一般為調諧字的14位至19位(MSB)。

當DDS頻率調諧字發生變化時,相對基波(載波)的頻率偏移不發生改變的雜散一般分為兩類:

  • 要么以某種方式耦合至DDS電源
  • 要么是驅動DDS的參考時鐘源上的一個元件。

注意,如果DDS的內部參考時鐘乘法器(PLL)被啟用,則DDS輸出同樣存在相對于基波的固定邊帶雜散,其頻率偏移等于參考時鐘頻率。

參考時鐘源雜散

圖1所示為DDS的500 MHz參考時鐘,由一個100 KHz音實現10%的AM調制。該參考時鐘源是一款Rohde andSchwartz具有調制功能的SMA信號發生器。圖1中的灰色線為無調制條件下的參考時鐘。

067b4576-400b-11ee-ac96-dac502259ad0.jpg

圖1. DDS的500 MHz參考時鐘

(由一個100 kHz音(藍色線)實現10%的AM調制)

圖2中,同一100 KHz音以完全相同的頻率偏移傳輸到DDS/DAC輸出,不受調諧字頻率影響。圖2中的頻率調諧字表現出四個相互疊加的不同DDS載波。注意,在全部四個載波改變時,參考時鐘雜散的頻率偏移保持不變;但該雜散的幅度以20 log(x)為單位發生變化,其中,x為參考時鐘頻率與DDS載波頻率之比。

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圖2. 四個DDS輸出載波表現出100 kHz雜散產生的效應,該雜散對DDS的參考時鐘(500 MHz)進行AM調制

開關電源雜散

圖3和圖4展示了DDS電源上的雜散(如開關電源)與DDS輸出之間的關系。注意,如前所述,在相對于相同的載波變化時,它們也保持相同的固定頻率偏移。

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圖3. 四個DDS輸出載波表現出150 kHz雜散產生的效應,該雜散對DDS的電源進行AM調制

圖4為DDS電源的實際時域,其中,一個150 kHz調制音施加于DDS電源之上,以仿真電源開關雜散。

06c0987e-400b-11ee-ac96-dac502259ad0.png

圖4. 150 kHz音(16 mV p-p)通過一個函數發生器施加于DDS電源之

DDS參考時鐘或電源(一般為AVDD)上的雜散會對DDS輸出產生一定的影響。結果,當載波變化時,以載波為中心的邊帶將保持不變。因此,調諧字發生變化時,如果在DAC/DDS輸出中觀察到固定雜散,則應檢查參考時鐘源和DDS電源中是否存在雜散。

06dfe940-400b-11ee-ac96-dac502259ad0.gif ? ?查看往期內容↓↓↓


原文標題:如何判定雜散來源?

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