ADC測(cè)試出現(xiàn)奇怪的FFT結(jié)果

當(dāng)采用ADC來進(jìn)行測(cè)試時(shí)，一開始非常順利，但后來，卻突然得到一些奇怪的FFT結(jié)果。這究竟是怎么回事呢？

問：當(dāng)我采用你們的ADC來進(jìn)行測(cè)試時(shí)，一開始非常順利，但后來，卻突然得到一些奇怪的FFT結(jié)果。這究竟是怎么回事呢？

最近我收到客戶詢問以上這個(gè)問題，而且很快地就將其解決了。下面的FFT結(jié)果展示了這位設(shè)計(jì)工程師的問題：

圖1：AD9684 ADC采樣的正常和異常FFT結(jié)果，采樣條件：500 MSPS，170.3 MHz，AIN=–1 dBFS。

根據(jù)客戶的報(bào)告，這些FFT結(jié)果不僅看起來非常離奇，而且還很不一致。這種狀態(tài)也符合我對(duì)該問題的最初猜測(cè)：因?yàn)轭l率源被關(guān)閉或沒有連接頻率源，轉(zhuǎn)換器的輸入采樣頻率接收器自身發(fā)生振蕩。如果連接頻率的電纜不連續(xù)或訊號(hào)路徑中的組件不太可靠，也有可能出現(xiàn)該狀態(tài)。我在前面曾經(jīng)提到，這個(gè)問題很快就得到了解決，因?yàn)轭愃频慕Y(jié)果我已見過許多次。在此工作條件下，你還可能會(huì)見到其他FFT結(jié)果，如圖2所示：

圖2：不穩(wěn)定頻率振蕩的采樣FFT結(jié)果。

幾乎在所有應(yīng)用中，你都需要采樣頻率輸入為單頻訊號(hào)。觀察頻域部分可以發(fā)現(xiàn)，因相位或熱噪聲、頻率不穩(wěn)或無用頻率成分而引起的任何變化，都會(huì)導(dǎo)致采樣頻率和模擬輸入訊號(hào)之間的預(yù)期關(guān)系失常。但造成這種情況的罪魁禍?zhǔn)资鞘裁茨兀?/p>

高速ADC的采樣頻率輸入通常是具有相同共模偏置的差分輸入，并且接收器具有很高的增益。因此，若沒有施加差分訊號(hào)，則這些輸入都處于相同的偏置電壓下，任何非共模噪聲都會(huì)導(dǎo)致采樣頻率接收器發(fā)生振蕩。在此情況下，產(chǎn)生的振蕩將不是單純的頻率(如果是，則屬于一種較理想的特性)。該頻率將會(huì)隨機(jī)變化。當(dāng)采樣頻率頻率隨機(jī)變化時(shí)，模擬輸入的能量將分布于奈奎斯特帶寬頻域。

大多數(shù)情況下，你只需認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)，并恢復(fù)預(yù)期頻率參考訊號(hào)，即可繼續(xù)測(cè)試。但是，如果你想要驗(yàn)證這個(gè)問題，請(qǐng)觀察ADC的數(shù)據(jù)頻率輸出(DCO)──請(qǐng)注意該方法不適用于JESD204B的輸出。此訊號(hào)通常是ADC采樣頻率的一個(gè)延遲版、或是采樣頻率的分頻版──如果你運(yùn)用了任何可以提取數(shù)據(jù)率的數(shù)字特性。對(duì)于圖1中的正常和異常FFT結(jié)果，相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)頻率輸出如圖3所示。

圖3：圖1所示兩種FFT情況對(duì)應(yīng)的ADC數(shù)據(jù)頻率輸出。

從這里可以看到，其周期是變化的，這與我們預(yù)料的情況一致。當(dāng)然，我明白為什么你在第一次(甚至是最初幾次)碰到這種問題時(shí)沒有認(rèn)識(shí)到此原因。因?yàn)閺拿姘鍞?shù)值來看，試驗(yàn)臺(tái)似乎是正常運(yùn)作的，而測(cè)試結(jié)果卻突然混亂。那么，是ADC壞了？還是數(shù)據(jù)采集發(fā)生了混淆？或是軟件已損壞了呢？答案都不是，事實(shí)上只是因?yàn)槿鄙僖粋€(gè)訊號(hào)源而已。