设置信号发生器在特定功率下输出 CW 音,根据我的数学方程,ADC 会产生–1 dBFS 信号。不过,我看到了–15 dBFS 信号!谁消耗了我所有的 dB?

 

很多时候,ADC(模数转换器)在–1 dBFS 时具有额定性能。一些数据手册给出的失真比满量程低 0.5 dB。无论是比满量程低 1 dB 或 0.5 dB,如果在满量程(0 dBFS)下运行 ADC 输入,这样做可防止信号发生削波。台式 RF 信号发生器通常以 dBm 为单位输出信号。为了在 1.7 V p-p 满量程 ADC 范围内实现–1 dBFS,信号电平仅需 7.6 dBm(基于 50 Ω基准阻抗)。不过,这样做时,ADC 的单音 FFT 输出显示为–6.7 dBFS。是什么消耗了所有的 dB?

 

答案显而易见,即 ADC 部件。就是 ADC 的前端网络。让我们进一步看看用于 ADCAD9680 的默认前端网络。

 

图 1. 用于 AD9680 评估板的默认前端网络。

 

将单端转换为差分模式可通过宽带巴伦 BAL-0006SMG 实现。简单看下 BAL-0006SMG 数据手册,显示它具有 6 dB 插入损耗。继巴伦之后的匹配网络(Rs 和 RSH)添加了另一个 6 dB。该匹配网络需要提供宽带匹配至巴伦输出。ADC (RkB)前方的串联电阻呈现少量插入损耗。该电阻通过降低 ADC 采样级到保持级的反冲来提高第三次谐波性能。

 

因此,让我们克服相关 ADC 难题以了解信号发生器获得–1 dBFS ADC 信号时所需功率。50 Ω基准电阻用于以下数学方程。对于 1.7 V p-p 的默认满量程电平,–1 dBFS 信号为 1.515 V p-p。由于 10 Ω电阻损耗相当小,我们可以假设该损耗电压为端接网络电压。巴伦端接具有 6 dB 损耗,因此巴伦的每一侧摆幅约为 1.515 V 的两倍。这导致单端输入约为 3.03 V p-p。因此,信号发生器须提供对应于约 3.03 V p-p 或 14 dBm 的信号。请注意,这不包括带通滤波器或连接器电缆的插入损耗。因此,再次看下图 1,这次我们通过一些注释得到图 2。

 

图 2. 集成带通滤波器和信号发生器的前端网络。

 

再次回到我们的问题上,如果 ADC 前方的信号发生器旁边没有任何干扰,则获得 -1 dBFS ADC 信号所需功率为 7.6 dBm 的前提是正确的。可能需考虑巴伦。现在有其它因素(宽带巴伦、匹配网络、反冲控制等)会影响插入损耗,从而导致在 -6.7 dBFS 时产生衰减信号。因此,您可以放心的说“我的前端消耗了所有的 dB”。如您所见,数学方程从不会错。

 

参考以下等公式:

 

 

其中 VIN 是输入电压,而 VFS 是满量程电压

 

 

其中 Vrms 是 rms 电压,而 V p-p 是峰峰值电压

 

 

其中 PdBm 是信号发生器功率(单位:dBm),Vrms 是 rms 电压,R 是系统阻抗(本例中为 50 Ω),P0 是 1 mW。