认识宽带GSPS ADC中的无杂散动 态范围

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在为高性能系统选择宽带模数转换器(ADC)时，需要考虑 多种模拟输入参数，比如，ADC分辨率、采样速率、信噪 比(SNR)、有效位数(ENOB)、输入带宽、无杂散动态范围 (SFDR)以及微分或积分非线性度等。
对于GSPSADC,最重要的一个交流性能参数可能就是SEDR。 简单而言，该参数规定了ADC以及系统从其他噪声或者任 何其他杂散频率中解读载波信号的能力。
为了实现GSPSADC中所使用的转换速率，可以采用以高采 样速率捕获信号的多种架构。然而，使用其中一些架构时 需要以牺牲全带宽SFDR性能为代价。
为了认识转换器SFDR对系统的影响，我们就设计工程师针 对SFDR参数细节提出的一些常见问题进行了回答，同时对 该参数在转换器数据手册中的描述方式、对ADC性能起着 限制或促进作用的各种架构以及对SFDR性能形成限制的系 统设计因素进行了说明。
我注意一以，数据手册中关于SFDR的说明，有些列出了注意事项，有些没有列出。到底什么是SFDR?
能够区分信号和噪声是许多信号采集系统的一个关键方 面。无论明确的电信协议、雷达扫描，还是测量仪器，弱 信号的采集和解码是区分任何系统性能的核心所在。
SFDR*示可从大干扰信号分辨出的最小功率信号。它定义 的是载波功率的均方根(rms)值与频域(如快速傅里叶变换
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MS-2660(FFT))中的下一个最大有效杂散信号的均方根值之间的动 态比值。因此，根据定义，该动态范围不得存在其他杂散 频率。
SFDRM常采用功率单位(dBc),量化为目标载波相对于下一 个最大有效频率的功率的范围。然而，该参数也可以满量 程信号为基准，以功率单位(dBFS)为计量单位。这是一个 重要的区别，因为目标载波可能是功率相对较低的信号， 而且远远低于至ADC的满量程输入。当情况确实如此时， SFDR在区分信号与其他噪声和杂散频率时变得至关重要。是什么对ADC的SFDR构成限制？
谐波频率是基波频率的整数倍数。对于设计良好的单芯片 ADC内核，SFDR—般主要由载波频率与目标基波频率的第 二或第三谐波之间的动态范围构成。一些窄带ADC数据手 册只会定义较窄的工作频带内的SFDR,这种情况下，第二 和第三谐波一般都位于带外。其他数据手册可能描述较宽带 宽内的SFDR,同时就实现该性能要满足的条件做出说明。尽管第二或第三谐波一般可能是主导杂散频率，但由于存 在其他系统原因，有些杂散也可能会限制GSPSADC的SFDR性能。例如，多个交错ADC内核可能会把交错伪像带入频 域，从而产生杂散频率。这些在量级上有可能比基波频率 的第二或第三谐波大。因此，它们会成为SFDR的主导限制 因素。尽管这可能不符合直觉，但在交错ADC数据手册 中，SFDR参数值可能会伴随一条警告消息，称计算时未纳 入交错杂散(图1)。

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