高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器的相位不平衡測(cè)試

　　要開(kāi)始測(cè)試，請(qǐng)?jiān)O(shè)置其中一個(gè)信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生相位偏移等于0°的信號(hào)，并設(shè)置另一個(gè)信號(hào)發(fā)生器，使示波器顯示兩個(gè)相差180°的波形。這兩個(gè)波形的幅度彼此接近，頻率完全相同，使用示波器的數(shù)學(xué)功能(通道A + 通道B)將得到一條基本上為0 V的平坦直線。注意，由于發(fā)生器本身存在誤差，信號(hào)發(fā)生器不一定需要設(shè)置完全相同的幅度。這里的任何差異都是由信號(hào)發(fā)生器本身相對(duì)于頻率的參考增益和相位誤差引起的，因此，必須使用示波器將相位或幅度誤差調(diào)零，從而盡可能降低測(cè)量誤差。接下來(lái)，您可以讓一個(gè)信號(hào)發(fā)生器在0°相位偏移下掃描+30°至-30°，同時(shí)另一個(gè)信號(hào)發(fā)生器的相位保持不變。

　　您需要選擇某一基頻功率，然后在整個(gè)測(cè)試過(guò)程中維持該功率不變。本次試驗(yàn)中，我們將各信號(hào)發(fā)生器的基頻信號(hào)功率設(shè)置為-6 dBFS。設(shè)置基頻信號(hào)的功率后，應(yīng)利用示波器的數(shù)學(xué)功能檢查兩個(gè)信號(hào)的相位和幅度。數(shù)學(xué)功能的峰峰值電平應(yīng)盡可能接近0。一旦測(cè)量系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，就可以使用該點(diǎn)作為0°錯(cuò)相參考起始點(diǎn)。

　　測(cè)試應(yīng)包括保存+30°至-30°范圍(相對(duì)于信號(hào)相差180°時(shí)的參考點(diǎn))內(nèi)每一度錯(cuò)相的ADC二次和三次諧波性能。當(dāng)兩個(gè)信號(hào)的相位差偏離180°時(shí)，載波信號(hào)的功率會(huì)像前面的圖3所示一樣下降。因此，需要利用兩個(gè)信號(hào)發(fā)生器的輸出幅度，使基頻信號(hào)的功率水平保持不變。使用示波器來(lái)確認(rèn)信號(hào)幅度，在時(shí)域中顯示經(jīng)過(guò)任何調(diào)整之后的信號(hào)。一旦采集到30個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)(1°偏移至30°偏移)，就可以設(shè)置信號(hào)發(fā)生器輸出電平，使其信號(hào)再次相差180°，并且重新調(diào)整幅度，確保不發(fā)生任何未知的幅度或相位漂移。對(duì)于從0°參考點(diǎn)開(kāi)始的-1°至-30°偏移，重復(fù)上述程序。

　　在轉(zhuǎn)換器或其目標(biāo)應(yīng)用的有用帶寬內(nèi)執(zhí)行測(cè)量。本次試驗(yàn)中，我們使用了2 MHz、70 MHz、170 MHz和300 MHz的輸入頻率，同時(shí)調(diào)整了分路器前的濾波器帶寬，以支持測(cè)試信號(hào)的適當(dāng)帶寬。

　　3 測(cè)試結(jié)果

　　圖4顯示了從2 MHz到300 MHz輸入頻率的歸一化數(shù)據(jù)集合。低頻對(duì)相位不平衡的耐受能力高于高頻。此圖顯示諧波功率隨著頻率而提高。這些測(cè)量數(shù)據(jù)顯示的相對(duì)測(cè)量結(jié)果，目的不在于說(shuō)明ADC的真實(shí)性能，而是讓您了解模擬輸入信號(hào)相位不平衡時(shí)的變化趨勢(shì)。

　　圖4 低頻時(shí)的二次諧波功率低于高頻時(shí)的二次諧波功率

　　由于正向和負(fù)向的相位變化產(chǎn)生的結(jié)果相似，因此對(duì)正偏移和負(fù)偏移產(chǎn)生的諧波進(jìn)行平均，并且歸一化到零點(diǎn)。通過(guò)試驗(yàn)可以看出，隨著頻率升高，相位對(duì)器件的二次諧波性能有直接影響。

　　圖5以地形圖形式顯示了相位偏差、模擬輸入頻率和二次諧波性能之間的關(guān)系。隨著相位偏差增大，所有頻率的輸入信號(hào)(dB)都下降，表現(xiàn)為輸入信號(hào)的二次諧波幅度提高。

　　圖5 二次諧波功率與頻率和相位偏差的關(guān)系