ADS54J60: 采样有“毛刺”

Dylan

Prodigy 40 points

Part Number: ADS54J60
Other Parts Discussed in Thread: LMK04828, ADS54J69

您好，我正在使用ADS54J60采集信号，

输入信号：49MHz

ADS54J60配置：采样率为983.04MHz，LMFS=8224

但是采集过来的数据波形有“毛刺”，做8192点FFT的频谱有较大的临近频率分量，如下图

尝试降低54j60的采样率，发现还是存在上述问题，数据如下：

您可以分享一下这个信息吗？

2 个月前

0 Alice 2 个月前

TI__Mastermind 35740 points

您好，
已经收到了您的案例，调查需要些时间，感谢您的耐心等待。

0 Daniel 2 个月前

TI__Mastermind 36045 points

您好

看起来转到较低的采样率会改善"干扰"。我将审核您的时间安排、以便使数据采集更加稳健。

在 FPGA 中、RBD 设置的宽度是否足以进行通道对齐？

我还会对模拟输入信号使用质数、以确保您以 bin 为中心。使用49.123579MHz 或类似器件...这将确保沿输入信号捕获多个点。

0 Dylan 2 个月前回复 Daniel

Prodigy 40 points

非常感谢您的回复，“在 FPGA 中、RBD 设置的宽度是否足以进行通道对齐？”没有太明白您的意思，您可以解释的详细一些吗？

现在ads54j60采集的波形看起来非常好，但是频谱依然有相近分量，如下图所示

输入信号：49.002MHz

ADS54J60配置：采样率为800MHz，LMFS=8224

附源数据

全屏 fs800M_49p002M.txt 下载

0 Dylan 2 个月前回复 Dylan

Prodigy 40 points

Daniel 还有一个很奇怪的问题，现在ads54j60采集的波形看起来非常好，但是做FFT的频谱值与理论值相差太大。800M的采样率做8192点FFT的频率分辨率为800e6/8192=97.656KHz。输入信号为49.002MHz，做FFT的结果为48730500，与理论值相差了 271.5KHz，显然大于频率分辨率97.656KHz。期待您分享这个信息

0 Dylan 2 个月前

Prodigy 40 points

请帮忙分析原因

0 Daniel 1 个月前回复 Dylan

TI__Mastermind 36045 points

您好

我很高兴客户现在可以获得可能的时域捕获结果。

对于 FFT 频谱、客户能否通过适当的 FFT 频谱发送信号？

我认为上面发布的内容是 Matlab 或类似工具的输出。这并不总是能够正确地显示 FFT。

否则、发送原始时域数据。

最后、客户是否进行相干采样？则频率可以关闭。

请参阅此应用手册、了解如何在 FFT 中正确采集和显示数据。

https://www.ti.com/lit/an/slvag04/slvag04.pdf?ts=1752244056331&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.ti.com%252Fsitesearch%252Fen-us%252Fdocs%252Funiversalsearch.tsp%253FlangPref%253Den-US%2526nr%253D19%2526searchTerm%253Drob+reeder+coherent

0 Dylan 1 个月前回复 Daniel

Prodigy 40 points

您好，非常感谢您提供的应用手册，它对我很有帮助。

1、对于 FFT 频谱、客户能否通过适当的 FFT 频谱发送信号？

在Vivado中使用 Xilinx 提供的JESD204B IP与 ADS54J60 进行数据交互。然后使用Vivado中的在线逻辑分析仪（ILA）抓取JESD204B IP的输出接口，并将抓取的数据保存到本地，最后将保存的数据导入到MATLAB中进行FFT频谱分析。

2、最后、客户是否进行相干采样？

我没有进行相干采样，进行的是非相干采样。

3、使用49.123579MHz 或类似器件...这将确保沿输入信号捕获多个点。

根据您提供的模拟输入频率，我重新进行了采样。配置参数如下：

输入信号：49.123579MHz

ADS54J60配置：采样率为983.04MHz，LMFS=8224

为了更加逼近真实信号，使用Vivado中的在线逻辑分析仪（ILA）抓取所支持的最大深度131072（2^17），且ILA的每个深度对应的位宽是256（ADS54J60的8个样点），所以ILA抓取的总样点数为131072 * 8 = 1048576（2^20）点。同样将ILA抓取的数据保存到本地，导入到MATLAB进行分析，结果如下图所示。

图4

图5

图4经过放大后得到图5。从图5可以看到，与我们所需要的频率49.123579MHz接近的是49.1231MHz。

问题是49.1231MHz在FFT频谱中不是能量最大的，我无法判断这个FFT的结果是否合理，您可以给出建议吗

0 Dylan 1 个月前回复 Dylan

Prodigy 40 points

您好，Daniel 这是通过vivado ILA抓取的原始数据，希望能够提供帮助。

Fs983p04M_Fin49p123579M.xlsx

0 Daniel 1 个月前回复 Dylan

TI__Mastermind 36045 points

您好

你在 Matlab 中用了窗口函数吗？比如 Blackman-Harris 函数？由于数据捕获不连贯，所以需要加窗口才能正确查看 FFT 频谱。

0 Dylan 1 个月前回复 Daniel

Prodigy 40 points

Daniel 您好！

之前没有在 Matlab 中用窗口函数。根据您的建议，在MATLAB中使用Blackman-Harris 函数后还是存在目标频率的谱线不是能量最大的情况（如图6所示）。其他设置保持不变的条件下，输入信号改为48.123579M和50.123579M依然存在上述的问题，分别如图7、图8所示。

图6

图7

图8

0 Daniel 1 个月前回复 Dylan

TI__Mastermind 36045 points

您好

最好先使用频谱分析仪验证您的模拟输入信号源，以便首先查看是否有任何问题。

您是否在模拟输入源后使用滤波器？所有来源都有谐波，这就是为什么你会看到多个音调。

如果你能发送一份测试测量设置的详细草图，这也会有所帮助。

另一种验证方法是捕获数据并将其导入HSDCPro，以验证您看到的与Matlab相同。

0 Dylan 1 个月前回复 Daniel

Prodigy 40 points

您好Daniel ，我将尽可能详细地提供信息。

1、另一种验证方法是捕获数据并将其导入HSDCPro，以验证您看到的与Matlab相同。

由于HSDC Pro 最多支持524288（2^19）点的分析，所以在MATLAB上FFT分析的点数由2^20点变为2^19点，分析结果如图9所示。

图9

将2^19点的数据导入到HSDC Pro ，分别得到图10（矩形窗）和图11（布莱克曼窗）。

图10（zoomed）

图11（zoomed）

对比图9和图10（图11），发现最大的频率分量都是48.806M，MATLAB与HSDC Pro的分析结果基本一致。

2、如果你能发送一份测试测量设置的详细草图

测量草图如图12，序号代表可以测量信号的位置。

图12

3、您是否在模拟输入源后使用滤波器？

如图12所示，模拟信号（功率较低）从SMA输入后会经过带通滤波器及放大，最后由ads54j60采集。通道1的带通滤波器中心频率为48M（±1M），通道2的带通滤波器中心频率为10M（±1M）。

4、最好先使用频谱分析仪验证您的模拟输入信号源

在⑧处（与54j60的42脚直接相连的焊盘）测量模拟信号，频谱如图13。

图13

稍微总结一下，在ads54j60引脚的前一级（第⑧处）的模拟信号看起来是正常的，ADC将信号采进来的时域波形看起来是正常的。但是对采集过来的信号做FFT后模拟输入信号的频率在频谱中并不是最大的。不得不让人怀疑时钟的频率漂移，为了使频谱中能量最大的是49.123579，可以修改采样率为(983.04M+6.3927M)得到图14结果。

虽然图14得到了我们想要的结果，但这意味着时钟的频率漂移了6.3927M。多次分析ads54j60采集的数据，时钟的频率漂移在6~8M，实际情况时钟基本不会有这么大的漂移。时钟采用的是ADI的射频芯片，并经过LMK04828进行缓冲后送给ADC和FPGA，所有的PLL均已锁定。

另外，您可以提供TSW14J56EVM板载FPGA工程吗

0 Daniel 1 个月前回复 Dylan

TI__Mastermind 36045 points

您好

There is a lot to digest here.

Can you send me a time domain plot from HSDCPro? Can you send me the raw codes so I can upload this in HSDCPro on my side?

Have you tried lowering the input signal? From the FFT plot above, it looks like you have some modulation going on.

What signal generator are you using for your test?

Also, use a smaller data capture size. Like 32k instead.

0 Dylan 1 个月前回复 Daniel

Prodigy 40 points

1、Can you send me a time domain plot from HSDCPro?

图15

由于不能上传cvs格式文件，所以在后面额外添加了.xlsx的后缀，导入HSDC Pro时删除后缀即可。

1_Fs983p04M_Fin49p123579M_ch1_only.csv.xlsx

更多的数据在Github上: github.com/.../first

2、Have you tried lowering the input signal?

图16

在图16中20~22降低模拟信号的频率到9.123579M，这时频谱中能量最大的是我们所需要的，如图18所示。

图17

图18

附上原始数据：01_Fs983p04M_Fin9p123579M_ch1_only.csv.xlsx （更多的数据在Github上）

3、What signal generator are you using for your test?

一直使用的是普源精电的DG4062，将信号发生器换成GA1484A依然存在上述问题。

0 Daniel 1 个月前回复 Dylan

TI__Mastermind 36045 points

您好

很明显，你需要一个更好的信号发生器。DG4062a和GA1484A是arb波形发生器。这些不是具有足够低噪声基础的高质量信号发生器，ADC的性能无法观察到。

请使用SMA100A或SMA100A、HP8644B、SMHU58或E8257D，这些信号发生器都很好，但需要低相位噪声选项。

接下来，您需要使用高质量的带通滤波器，如TTE或K&L，对信号发生器的输出进行滤波。

0 Dylan 26 天前回复 Daniel

Prodigy 40 points

您好 Daniel

我身边除了上述2款，没有更好的信号发生器及TTE或K&L滤波器。我们有一块ADS54J69的评估板以及另外一块ADS54J60的板子（这块ads54j60的板子像评估板一样只支持4Lane模式）。使用ADS54J69的评估板采集信号发生器的信号，采集的数据还是非常好的。

ADS54J69的配置是4222,2倍抽取滤波，采样率同样是983.04M，采集9.123579M和49.123579M的频谱如图19、20

图19

图20

我的疑问是为什么评估板采集同样信号发生器的信号，数据就很好呢？这可以说明DG4062和GA1484A没问题吗？

0 Daniel 23 天前回复 Dylan

TI__Mastermind 36045 points

您好

是的，如果你用EVM收集了上面的数据，那么这证明信号是好的。

然后，还有别的事情发生了。你能和我们分享一下你的原理图吗？尤其是时钟信号链。

0 Dylan 7 天前回复 Daniel

Prodigy 40 points

您好，很感谢您耐心地回复！

1、我可以确定输入信号是好的，使用ADS54J69评估板可以得到很好的结果。

图21

2、因为项目原因，不能够向您分享原理图，非常感到抱歉。我将涉及到的时钟信号链画了草图，它不包含一些电容、电阻元器件。

图22 时钟信号链草图

3、我在测试过程中发现，随着输入频率的增高，频谱中能量最高的谱线会偏离实际值，并且附近的其他分量也会增多。在ADS54J60采样率为983.04M下，测试了输入信号分别为0.123579M、9.123579M、19.123579M、29.123579M、39.123579M。使用524288点分析的原因是让频谱更加精细。

图23 Fin_0p123579M

图24 Fin_9p123579M

图25 Fin_19p123579M

图26 Fin_29p123579M

图27 Fin_39p123579M

上述5组数据只改变了输入信号的频率，其他的参数保持不变（ADC采样率、输入信号的功率等），可以看到频段越高，采集后的频谱效果越差。需要说明的是，在做这5组测试时，图12中的带通滤波器并没有使用，而是通过跳线将带通滤波器进行了短路。从图5中可以看到，即使使用带通滤波器依然会出现频谱分析偏离实际值的问题。