模数转换器 (ADC)
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5.3 改善频率指标的方法：相干采样及滤波
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本章节将讨论相关采样和滤波
相关采样可以提升 ADC 测量到的最佳性能
这有助于评估一些高性能 ADC
而输入滤波可以提升输入信号的质量
以减小干扰
这是一个典型的 ADC 测试系统
红色方框内是前面提到的 FFT 的计算方法
这里使用 1M SPS 的采样率
和 256 个点的样本
这可以帮助计算频率分辨率
输入信号为 62.5k
输入信号是频率分辨率的16倍
由于是整数倍
所以没有频谱泄露
这就叫相关采样
所以最好测试 ADC 的方法
就是输入频率设置为分辨率的整数倍
以减小频谱泄露导致的误差
实际的系统是信号发射器
和 MCU的时钟不是同步的
所以要实现相关采样是困难的
例如设置信号发生器产生 62.5kHz 的信号
而实际产生的是 62.503kHz
并且还会随着时间和温度的漂移而漂移
同样 MCU 的时钟也会变化
例如1M SPS 可能实际是 0.9997M SPS
这种情况下会有频谱泄露
所以这种简单的系统实现不了相关采样
一种做法就是将 MCU 的时钟
和信号发生器的时钟同步起来
这样可以保证输入信号总是
是频率分辨率的整数倍
就算时钟漂移
可以将 MCU 的时钟送到信号发射器
也可以用信号发射器的时钟送到 MCU
时钟需要是高性能的
因为时钟抖动和偏移也会引入误差
通常这种方法适用于 18Bit 以上的 ADC 测量
测量 ADC 需要考虑的另一个问题是
输入信号的纯净度
许多信号发生器仅仅具有 12Bit 的精度
这样的精度满足不了高精度 SAR ADC
THD 和 SNR 的测量要求
有一些高精度的场合
信号发生器又比较贵
所以在普通信号发生器输出端
所以在普通信号发生器输出端
使用带通滤波器是比较好的选择
使用带通滤波器是比较好的选择
带通滤波器可以降低信号的谐波和带外的噪声
高阶的带通滤波器使得普通信号发射器
测量 18 或者 20Bit 的高性能ADC成为可能
现在来看一下评估版的 FFT 性能
SNR、THD、SINAD
和其他交流指标都显示出来
并且前面九次谐波也是可以放大的
样本数也是可以调整的
大的样本数可以减小频谱泄露
但是需要更长的测量时间
太长的时间信号发生器发生漂移
也会影响测量结果
通常 16k 或者 32k 样本比较好
当然跟实际情况有关系
加窗函数也是可以修改的
对于ADC
Seven-term Blackman Harris
是最好的选择
好的
本章节就到这里
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