在评估高分辨率ADC时,这一步骤非常重要!

“当我仍然可以获得良好的SNR结果时,最坏情况下的ADC时钟呢?”尽管没有客户曾直接向我提到过此问题,但肯定会向我询问采用不合适的高分辨率的问题。

高速ADC的时钟源问题。

通常,它需要一个具有高达1nsRMS抖动的函数发生器。

通常,即使在相对较低的输入频率下,也有必要使用高质量的RF发生器或晶体振荡器从16位或18位ADC获得最佳SNR值。

在本文中,我将使用安装了LTC2389-18 2.5Msps 18位ADC和LTC PScope软件的DC1826A-A演示板,以说明抖动对SNR性能的影响以及如何降低噪声时钟源的抖动。

作为基线,DC1826A-A的时钟输入由Rohde& amp; amp;驱动器驱动。

Schwarz SMB100A射频发生器,模拟输入由Stanford Research SR1提供。

结果是图1中的PScope数据,产生了98.247dBFS的SNR。

图1:基线FFT显示:对于LTC2389-18,SNR为98.247dBFS。

通过将低于满量程(-1.047dBFS)的输入电平添加到测得的SNR来获得SNR。

ADC的CNV输入上的18.8psRMS抖动可以使用Agilent Infiniium 9000系列示波器或同等级别的示波器进行测量。

基于抖动和输入频率的SNR理论极限值为20 * log(2 *π* fIN * tjitter)其中:tjitter是RMS抖动fIN是输入频率,在本示例中,将其替换为该值。

最终的SNR为20 * log(2 *π* 20kHz * 18.8ps)= 112.5dB。

然后,必须对该值的RMS和ADC SNR进行求和,以产生有效的SNR。

请查阅LTC2389的产品手册,该演示板电路在2kHz频率下使用的典型SNR(图7a和7b)为98.8dB。

LTC2389的产品手册中的“ SNR与输入频率曲线”图7a和7b的产品手册中给出的结果表明:在此实验中使用的20kHz输入频率下,SNR产生约0.3dB的滚降,因此98.8dB的数字将被调整为98.5dB。

98.5dB和112.5dB的RMS之和为98.3dB,与图1中获得的结果相似。

图2:DC1826A-A(使用SMB100A时钟源)的CNV输入上的RMS抖动获得测量结果后,如果使用抖动较大的时钟源怎么办?如图3所示,当使用XXXX-YYYYY(隐藏了制造商和模型)发生器时,测得的抖动为76.5psRMS。

在此抖动级别下,SNR的理论极限值为100.3dB。

当它与LTC2389-18的98.5dB相加时,结果为96.3dB。

图3:噪声时钟源在DC1826A-A的CNV输入上产生76.5psRMS的抖动。

图4的PScope屏幕快照中显示的96.2dBFS测量的SNR基本一致。

在相对较低的20kHz输入频率下,SNR指数降低2dB,额外的时钟抖动小于60ps。

在100kHz输入频率下,SNR将降至86dB。

图4:使用噪声时钟源时,LTC2389-18的SNR指数降低到96.2dBFS。

询问噪声时钟源(例如:刚刚检查过的时钟源)是否可以减少抖动?使用先前的时钟源,在时钟输出和演示中,在板的时钟输入之间插入一个TTE低通滤波器。

测得的时钟抖动降低到54.7psRMS(如图5所示),最终SNR改善到96.8dBFS(如图6所示的PScope屏幕截图所示)。

图5:噪声时钟源的低通滤波可减少CNV输入处的抖动图6:噪声时钟源的低通滤波可略微改善SNR尽管已取得了很小的改善,但仍不及基线SNR测量结果。

接下来,插入一个TTE带通滤波器以替换低通滤波器。

现在,测得的时钟抖动为16.7psRMS(如图7所示),SNR的测量结果显着提高到98.3dBFS(如图8所示的PScope屏幕截图所示)。

现在,测得的SNR与基线SNR的测量值相同。

图7:TTE带通滤波器大大降低了抖动。

图8:TTE带通滤波器极大地提高了LTC2389-18的SNR指数。

现在,在评估高分辨率ADC的必要性时,很容易理解使用低抖动时钟源。

如果可用的时钟源没有足够低的抖动,则仍可以通过使用良好的带通滤波器对时钟进行滤波来获得良好的SNR测量结果。

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