logo elektroda
logo elektroda
X
logo elektroda
Adblock/uBlockOrigin/AdGuard mogą powodować znikanie niektórych postów z powodu nowej reguły.

Szumy w przetwornikach Analogowo-Cyfrowych, część VII

ghost666 22 Mar 2014 14:05 2712 0
  • W poprzednich częściach cyklu zajmowaliśmy się szumem przenikającym do przetwornika analogowo-cyfrowego (ADC) poprzez linie zasilania oraz wejście sygnału analogowego. Przy tej okazji zdefiniowaliśmy także parametry takie jak PSRR i PSMR. W dzisiejszej odsłonie skupimy się natomiast na zakłóceniach przenikających poprzez wejście zegarowe, taktujące konwersję. Jest to bardzo krytyczny element systemu i wymaga dokładnej analizy w celu zdefiniowania podstawowych problemów związanych z zakłóceniami w sygnale zegarowym i metod radzenia sobie z nimi.

    Każdy sygnał, będący zakłóceniem, obecny w sygnale podawanym na wejście zegarowe może bezpośrednio przenikać przez strukturę przetwornika ADC i uwidaczniać się w spektrum sygnału wyjściowego. Mechanizm tego zjawiska porównać można - w dużym uproszczeniu - do miksera-mieszacza, którego wyjście jest sumą sygnału przetwornika oraz wszelkich zakłóceń przenikających do jego wnętrza między innymi poprzez sygnał zegarowy. Jeśli spojrzymy na wejście zegarowe w ten sposób możemy spojrzeć na analizowany układ z odpowiedniej perspektywy. Wszystkie przebiegi, o różnych częstotliwościach, obecne w spektrum sygnału zegarowego podłączonego do konwertera ADC widoczne będą w widmie FFT cyfrowego sygnału wyjściowego z tego układu.

    Jest szereg rzeczy których musimy być świadomi, aby w poprawny sposób zaprojektować tor sygnału zegarowego i odpowiedni układ ścieżek na płytce drukowanej. Po pierwsze, trzeba pamiętać aby sterownik wejścia zegarowego umieszczony był możliwe blisko układu ADC. Im mniejszą odległość ma do przebycia sygnał zegarowy od drivera do wejścia przetwornika tym mniejsza szansa za wyindukowanie w sygnale zegarowym zakłóceń pochodzących z zewnętrznych układów, których w każdym układzie znajduje się bardzo dużo. Jakkolwiek w większości przetworników ADC zaimplementowane są różnicowe wejścia sygnału zegarowego, które charakteryzują się sporą odpornością na zakłócenia, nie oznacza to że układu te są całkowicie odporne na szum obecny w sygnale zegarowym.

    Jedną z dostępnych opcji jest dodanie filtru pasmowoprzepustowego na wejściu sygnału zegarowego o częstotliwości środkowej równej częstotliwości zegara taktującego przetwornik ADC. Uproszczony schemat takiego układu pokazany jest poniżej.

    Szumy w przetwornikach Analogowo-Cyfrowych, część VII

    Opisywany filtr powinien być umieszczony blisko przetwornika ADC, tak aby usuwał wszelkie zakłócenia które sprzęgnęły się z torem sygnału zegarowego po drodze. Lepszym rozwiązaniem jest umieszczanie filtra w torze zegarowym przy przetworniku a nie przy driverze zegara, gdyż to drugie rozwiązanie umożliwiłoby indukowanie zakłóceń w sygnale zegarowym na drodze od filtra do wejścia zegarowego w konwerterze ADC.

    Istotnym czynnikiem na który koniecznie trzeba zwrócić uwagę podczas projektowania tej części urządzenia jest nie tylko umieszczenie i podłączenie drivera sygnału zegarowego, ale także dobór odpowiedniego układu drivera. Wykorzystanie filtra pasmowoprzepustowego w torze zegarowym wraz z odpowiednim prowadzeniem sygnału zegarowego zapewnia niezakłócone doprowadzenie sygnału zegarowego do przetwornika ADC, jednakże musimy mieć też dobre źródło tego sygnału w naszym systemie, aby móc dostarczyć dobrej jakości sygnał zegarowy do układu. Skupić się zatem należy także na źródle zegara - driverze.

    Jednym z częstych błędów popełnianych podczas projektowania systemu wyposażonego w ADC jest nie wyposażanie przetwornika ADC w dobre źródło sygnału zegarowego. A jest to bardzo istotny element działania całego systemu i jeśli nie zadbamy o dostarczenie odpowiedniego zegara do konwertera ADC nie zmusimy go do dobrej pracy.

    W kolejnych odsłonach tego cyklu skupimy się na analizie jak zakłócenia, szczególnie szum fazowy, w sygnale zegarowym wpływają na stosunek sygnału do szumu przetwornika ADC. Przedstawiony zostanie sposób na wyznaczanie wpływu szumu fazowego na SNR układu z ADC.
    Źródła:
    http://www.planetanalog.com/author.asp?section_id=3041&doc_id=562441

    Fajne? Ranking DIY
    O autorze
    ghost666
    Tłumacz Redaktor
    Offline 
    Fizyk z wykształcenia. Po zrobieniu doktoratu i dwóch latach pracy na uczelni, przeszedł do sektora prywatnego, gdzie zajmuje się projektowaniem urządzeń elektronicznych i programowaniem. Od 2003 roku na forum Elektroda.pl, od 2008 roku członek zespołu redakcyjnego.
    https://twitter.com/Moonstreet_Labs
    ghost666 napisał 11960 postów o ocenie 10197, pomógł 157 razy. Mieszka w mieście Warszawa. Jest z nami od 2003 roku.
REKLAMA