【導(dǎo)讀】我用ADC做測試時(shí)，起初很順利，但后來卻突然得到一些奇怪的FFT結(jié)果。這是怎么回事呢？最近我收到客戶的這個(gè)問題，并且很快將其解決。下面的FFT結(jié)果展示了這位設(shè)計(jì)工程師的問題：
圖1. AD9684 ADC采樣的正常和異常FFT結(jié)果，采樣條件：500 MSPS，170.3 MHz，AIN = –1 dBFS。
根據(jù)客戶的報(bào)告，這些FFT結(jié)果不僅看起來很離奇，而且還很不一致。這種狀態(tài)也符合我對該問題的最初猜測：因?yàn)闀r(shí)鐘源被關(guān)閉或沒有連接時(shí)鐘源，轉(zhuǎn)換器的輸入采樣時(shí)鐘接收器自身發(fā)生振蕩。如果連接時(shí)鐘的電纜不連續(xù)或信號路徑中的元件不太可靠，也有可能出現(xiàn)該狀態(tài)。我說過，這個(gè)問題很快就得到了解決，因?yàn)轭愃频慕Y(jié)果我已見過許多次。在此工作條件下您還可能會見到其他FFT結(jié)果，如圖2所示：
圖2. 不穩(wěn)定時(shí)鐘振蕩的采樣FFT結(jié)果。
在幾乎所有應(yīng)用中，您都需要采樣時(shí)鐘輸入為 單頻信號。觀察頻域部分可以發(fā)現(xiàn)，因相位或熱噪聲、頻率不穩(wěn)或無用頻率成分而引起的任何變化，都會導(dǎo)致采樣時(shí)鐘和模擬輸入信號之間的預(yù)期關(guān)系失常。
造成這種情況的罪魁禍?zhǔn)资鞘裁茨?？高速ADC的采樣時(shí)鐘輸入通常是具有相同共模偏置的差分輸入，并且接收器具有很高的增益。因此，若沒有施加差分信號，則這些輸入都處于相同的偏置電壓下，任何 非共模噪聲都會導(dǎo)致采樣時(shí)鐘接收器發(fā)生振蕩。在此情況下，產(chǎn)生的震蕩將不是單純的頻率（如果是，則屬于一種較理想的特性）。該頻率將會隨機(jī)變化。當(dāng)采樣時(shí)鐘頻率隨機(jī)變化時(shí)，模擬輸入的能量將分布于奈奎斯特帶寬頻域。
大多數(shù)情況下，您只需認(rèn)識到這一點(diǎn)，并恢復(fù)預(yù)期時(shí)鐘參考信號，即可繼續(xù)測試。但是，如果您想要驗(yàn)證這個(gè)問題，請觀察ADC的數(shù)據(jù)時(shí)鐘輸出(DCO)（注意該方法不適用于JESD204B的輸出）。此信號通常是ADC采樣時(shí)鐘的一個(gè)延遲版， 或采樣時(shí)鐘的分頻版（如果你使用任何可以抽取數(shù)據(jù)率的數(shù)字特性）。對于圖1中的正常和異常FFT結(jié)果，相應(yīng)的數(shù)據(jù)時(shí)鐘輸出如圖3所示。
圖3. 圖1所示兩種FFT情況對應(yīng)的ADC數(shù)據(jù)時(shí)鐘輸出。
可以看到，其周期是變化的，這與我們預(yù)料的情況一致。當(dāng)然，我明白為什么您在首次（甚至是最初幾次）碰到這種問題時(shí)沒有認(rèn)識到此原因。因?yàn)閺拿姘鍞?shù)值來看，試驗(yàn)臺似乎是正常工作的，而測試結(jié)果卻突然混亂。是ADC壞了？是數(shù)據(jù)采集發(fā)生了混淆？是軟件已損壞？都不是，只是因?yàn)槿鄙僖粋€(gè)信號源而已。
