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[参考译文] AFE7950:AFE7950 ADC 中低振幅信号的 SFDR 性能澄清说明

Guru**** 1821780 points
Other Parts Discussed in Thread: AFE7950, AFE7906, TSW14J57EVM, AFE7950EVM
请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/rf-microwave-group/rf-microwave/f/rf-microwave-forum/1381029/afe7950-clarification-on-sfdr-performance-foi-low-amplitude-signals-in-afe7950-adc

器件型号:AFE7950
Thread 中讨论的其他器件: AFE7906TSW14J57EVM

工具与软件:

我将分析 AFE7950 ADC 转换器的数据表中提供的规格、尤其是输入模拟信号不同振幅下的 SFDR 值。 如上所述、ADC 的 SFDR 为:

--71 dBFs 对于-3 dBFs 信号(频率: 9610 MHz )
--80 dBFs 对于-13 dBFs 信号(频率: 9610 MHz )

从观察图形可以看出、SFDR 值似乎随着输入信号振幅的减小而提高、对于-13dBFS 的输入信号、出现-80dBFS 的最佳 SFDR 值。 我想确认、对于振幅低于-13dBFS 的信号、SFDR 是否趋向于线性并保持接近-80dBFS 的最佳值、或者、对于这些较低振幅的信号、我们是否需要考虑 ADC 性能的其他特性。

进行此查询的原因是、ADC 转换器可以区分噪声、杂散和谐波失真的最小信号是多少。 我知道、如果 SFDR 为-80dBFS、则-75dBFS 信号将可区分并由 ADC 转换。

感谢您的关注、我期待您的回复。

此致、
Luiz Gustavo。

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    尊敬的 Luiz、

    正如您所说的、SFDR 值可以随着信号振幅的减小而提高。

    数据表第7.12节中提供了带内 SFDR 与输入振幅间的关系图、如图7-344所示。 还有图7-486等 FFT 图、您可以在该图中查看在降低输入振幅时是否存在带内杂散。 在本图的示例中、DDC 通带外只有一个约为-85dBFS 的杂散。 但是、如果您不计算它、因为它超出通带、SFDR 将取决于约为-100dBFS 的本底噪声。

    此致!

    Camilo

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    我完全明白,卡米洛。 但是、对于 AD 模拟输入上可与噪声、谐波和杂散信号区分开来的最小振幅值、我仍然有一些问题。 例如、如果我要转换以9.45GHz 为中心的信号、AD 输入端的最小信号振幅是多少?

    基本而言、问题在于了解 AD 转换器在每个相关频率下的动态范围。 根据我们的理解、这可以通过 SFDR 进行观察;但是、该参数会随着输入信号振幅的变化而变化。 例如、考虑到-85dBFS 杂散信号位于 DDC 通带之外、我是否能够在 AD 输入端转换-90dBFS 信号?

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    尊敬的 Luiz、

    只要您能够将您的信号与本底噪声或任何带内杂散区分开来、这将是您能够检测到的最低信号。 例如、使用 图7-486可以看到、只要输入高于约-100dBFS 的本底噪声、您就可以判断是否存在、因为它已由 ADC 捕获。 您还可以通过每次采集更多的样本来降低本底噪声水平、直到某个点。

    如果这种解释没有道理、请告诉我、我将尝试以不同的方式加以解释。

    您尝试捕获的输入有多低?

    此致!

    Camilo

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    你的解释是有道理的,我理解。 尽管我们不确定需要采集的最小信号、但我们的应用需要120dB 的总动态范围。

    鉴于我们的应用需要120dB 的动态范围、我们有以下问题:

    1.假设 ADC 在其最大采样率下运行、可以采用哪些方法来降低本底噪声? 具体来说、抽取是否可以用于降低本底噪声? 如果是、本底噪声降低与所选的抽取因子之间有何关系?

    2.对于我们的应用,我们需要处理动态范围为120 dB 的信号。 AFE7950或 AFE7906 ADC 能否实现此动态范围? 我假设内部 DSA 允许120dB 的动态范围、因为超过 ADC 满量程的信号将被衰减(最高25dB)。 换句话说、如果本底噪声为-100dBFS、存在25dB DSA 是否意味着我们可以实现125dB 的动态范围?

    3. AFE7950和 AFE7906 ADC 的满量程值是多少?

    对于我们的应用来说、实现120dB 的动态范围至关重要。 了解元件是否可以满足此要求将有助于确定我们是否需要在 ADC 输入端实施 STC/AGC 电路来增强系统的动态范围。

    此致、

    Luiz。

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    尊敬的 Luiz、

    1. 假设 ADC 以其最大采样率运行、可以采用哪些方法来降低本底噪声? 具体来说、抽取是否可以用于降低本底噪声? 如果是、本底噪声降低与所选的抽取因子之间有何关系?

    为了降低 ADC 的本底噪声、使用的常见方法是增加每次采集的点数、增加抽取因子、对采集求平均值或通过求和将多个 ADC 通道组合在一起。 例如、如果保持一切相同并将每次采集的点数翻倍、您应该会看到功率的本底噪声降低接近3dB。

    1. 对于我们的应用、我们需要处理动态范围为120dB 的信号。 AFE7950或 AFE7906 ADC 能否实现此动态范围? 我假设内部 DSA 允许120dB 的动态范围、因为超过 ADC 满量程的信号将被衰减(最高25dB)。 换句话说、如果本底噪声为-100dBFS、存在25dB DSA 是否意味着我们可以实现125dB 的动态范围?

    请允许我在内部向我们的团队核实这一点、因为可能还有其他需要考虑的事项。

    1. AFE7950和 AFE7906 ADC 的满量程值是多少?

    每个数据表的规格部分提供了满量程值。 对于 AFE7950、为第7.6节;对于 AFE7906、为第6.5节。

    此致!

    Camilo

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    尊敬的 Camilo:

    非常感谢您提供的答案。  我将等待对问题02的答复。

    此致、

    Luiz。

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    尊敬的 Luiz、

    对于问题2、答案是肯定的、您可以实现120dB 的动态范围、前提是您可以通过我在问题1的回答中描述的任何方法(或将几种方法相结合)来充分降低本底噪声、以便将最低信号与本底噪声或任何杂散区分开来。

    DSA 也将增大您的动态范围、但您应记住、无论 DSA 值如何、都不应超过器件引脚上的可靠性限制。 因此、DSA 将动态范围扩展至可靠性限制。

    此致!

    Camilo

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    尊敬的 Camilo:  

    非常感谢您回答所有问题。 这些疑虑已经解决、但我们仍想知道一些问题。

    存在多音调信号时的 ADC 性能。 数据表显示的是多 AIN 的双音信号的 SFDR 图、但在这种情况下、两音的功率相同。

    • 当每个音调具有不同的功率时、双音信号的 SFDR/杂散电平是多少?
    • 这种差异有多大? 我们现在可以看到大于100dB 的功率差、其中一个音调位于 AIN、另一个位于 AIN。 AD 可自行处理的数据量以及 AGC/STC 需要涵盖的数据量。
    • 这种情况下的 ADC 杂散水平/本底噪声将由最大音调决定?
    • 哪个是脉冲(而非纯音调)的 SFDR/杂散水平响应?

    杂散的位置、是随机的还是可以预测的?

    谢谢你。

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    尊敬的 Luiz、

    请查看我们的回复如下:

    1. 当每个音调具有不同的功率时、双音信号的 SFDR/杂散电平是多少?
      1. 这取决于音调的级别。 但它主要由具有较高功率的音调决定。 该值应低于两个音调的功率与最高音调相同的值。
    2. 这种差异有多大? 我们现在可以看到大于100dB 的功率差、其中一个音调位于 AIN、另一个位于 AIN。 AD 可自行处理的数据量以及 AGC/STC 需要涵盖的数据量。
      1. 这取决于您获得的本底噪声的低程度、以便将最低信号与本底噪声或任何杂散区分开来。  
    3. 这种情况下的 ADC 杂散水平/本底噪声将由最大音调决定?
      1. 杂散将由最大的音调决定。 本底噪声级别将由 SNR 和过程增益决定。 通过之前的答复中所述的方法可以进一步减少这个问题。
    4. 哪个是脉冲(而非纯音调)的 SFDR/杂散水平响应?
      1. 如果您谈论的是正弦波脉冲、则 SFDR/杂散会类似于脉冲期间具有输入。 它们将就像在非活动时间内没有输入一样。
    5. 杂散的位置、是随机的还是可以预测的?
      1. 杂散的位置不是随机的。 它可以进行计算、您可以进行频率规划以使杂散远离您感兴趣的频带。

    此致!

    Camilo

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    您好、Camilo。

    我们正在开发一种用于 X 带雷达的直接转换系统、为此、我们考虑将 AFE7950EVM + TSW14J57EVM 集用作初始概念验证。  通过这种方式、我想要求提供有关前面提到的套件的一些额外信息。

    1. 在表8-5中。 AFE7950的 Rx 抽取率"、其中提到在考虑1 DDC 时、灰色字段是有效模式。 不过、在表8-15中。 每个 RX 链(4 RX)具有1个 DDC 的 JESD204B/C 格式、从而可以了解到我可以实现其他抽取值。 例如、考虑采样率为3GSPS、是否可以在每 RX 使用1 DDC 时获得250MSPS 的输出速率(抽取因子为12)?
    2. 我们正在考虑使用 AFE7950转换器的评估板、因为它能够在雷达的工作频率下生成信号。 但是、我们正在考虑在未来设计中使用 AFE7906转换器。 因此、我想知道 IC AFE 7950和 AFE 7906是否均具有4个射频额定广告、它们是否相同? 我们可以期待与 AFE7950和 AFE7906中的广告相同的性能和功能吗? 我们能否使用 AFE7906通过测试 AFE7950来验证解决方案?
    3. 在这两种情况下、ADS 采样率均为3GSPS、额定速率用于直接射频采样。 在较高的 nyquists 区域采样时、我们可以预期的损耗是多少?
    4. 我们能否从抗混叠滤波器解耦抽取? 频率规划是否是确保信号在抽取过程后处于所需频带的唯一工具?
    5. 用于验证广告的推荐设置是什么?

    谢谢你。

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    尊敬的 Luis:

    我相信这一点已经在下面的帖子和我们的对话中得到了解答。

    e2e.ti.com/.../afe7906-evaluation-board-afe7950evm---validation-afe7906

    此致!

    Camilo