正弦波敏感度測試之A→D轉(zhuǎn)換器的保真度測試

圖 3：振蕩器 (掃跡 A) 相關(guān)的殘留噪聲 (掃跡 B)，在 Q1 發(fā)射極噪聲中僅依稀可看到 (≈ 1nA，大約為 LED 電流的 0.1ppm)。利用大量 AGC 信號通路濾波獲得的特性可避免調(diào)制分量影響光電管響應(yīng)

振蕩器僅通過一次微調(diào)便實現(xiàn)了其性能。該調(diào)整 (其確定了 AGC 捕獲范圍的中心) 是按照原理圖注釋設(shè)定的。

驗證振蕩器失真

驗證振蕩器失真需要采用精細的測量方法。嘗試采用傳統(tǒng)失真分析儀 (甚至是高級型分析儀) 來測量失真會遭遇局限性。圖 4 示出了振蕩器輸出 (掃跡 A) 及其在分析儀輸出端上的殘留失真指示 (掃跡 B)。在分析儀的噪聲層和不確定性層中，振蕩器相關(guān)動作的輪廓描繪是模糊不清的。測試中使用的 HP-339A 規(guī)定了一個 18ppm 的最小可測量失真;這張照片在拍攝時儀器的指示為 9ppm。這超過了規(guī)格指標而且非?？梢?，因為在測量失真時如果達到或接近了設(shè)備的性能極限，就會帶來顯著的不確定性2。假如要對振蕩器失真進行有意義的測量，則必需使用不確定層非常低和精致的專業(yè)型分析儀。規(guī)定了 2.5ppm 總諧波失真 + 噪聲 (THD + N) 限值 (典型值為 1.5ppm) 的 Audio Precision 2722 提供了圖 5 中的數(shù)據(jù)。如該圖所示，總諧波失真 (THD) 為 -110dB，即大約 3ppm。圖 6 (使用相同的儀器獲得) 示出的 THD + N 為 105dB，即 5.8ppm 左右。在圖 7 所示的最終測試中，分析儀確定了振蕩器的頻譜成分 (以三次諧波為主導(dǎo)，位于 -112dB，即大約 2.4ppm)。這些測量值使人們有信心把該振蕩器應(yīng)用于 A→D 保真度特性分析中。

圖 4：HP-339A 失真分析儀在其分辨率限值范圍外工作會給出有誤導(dǎo)的失真指示 (掃跡 B)。分析儀輸出包含了振蕩器和儀器特征的不確定組合，不可作為判定依據(jù)。掃跡 A 是振蕩器輸出

圖 5：Audio Precision 2722 分析儀測得的振蕩器 THD 為 -110dB，大約 3ppm

圖 6：AP-2722 分析儀測得的振蕩器 THD + N ≈ -105dB，大約 5.8ppm

圖 7：AP-2722 頻譜輸出顯示三次諧波的峰值為 -112.5dB，≈ 2.4ppm

A→D 測試

A→D 測試通過其輸入放大器將振蕩器輸出發(fā)送至 A→D。此項測試測量了由輸入放大器 / A→D 組合所產(chǎn)生的失真分量。A→D 輸出由計算機來檢查，計算機將以定量的方式把頻譜誤差分量指示在圖 8 的顯示界面中3。該顯示界面包含了時域信息 (其示出了集中于轉(zhuǎn)換器工作范圍內(nèi)的偏置正弦波)、一個富里葉變換 (指示了頻譜誤差分量) 和詳細的表列讀數(shù)。被測試的 LTC?2379 18 位 A→D / LT6350 放大器組合產(chǎn)生了 -111dB (約 2.8ppm) 的二次諧波失真，而較高頻率的諧波則遠低于該水平。這表明 A→D 及其輸入放大器處于正確的運作狀態(tài)和規(guī)格范圍之內(nèi)。要想實現(xiàn)振蕩器與放大器 / A→D之間的諧波消除，則必需測試多個放大器 / A→D 樣本以增加測量的置信度4。