Problema schimbării rapide a tactului în aplicaţiile de sub-eşantionare

16 APRILIE 2007

În aplicaţiile de sub-eşantionare, incluzând receivere de bandă largă, centralele de telefonie mobilă şi receivere de comunicaţii, semnalul sub-eşantionat are o lungime de bandă relativ scăzută. Totuşi, frecvenţa purtătoare asociată acestui semnal este suficient de mare încât să apară inconsecvenţe ale timpilor, cum ar fi fluctuaţiile rapide ale tactului (sau zgomot de fază) şi domeniul acestora pentru convertorul A/D, pentru a intensifica zgomotul în timp ce semnalul trece prin convertor. Pentru acest tip de sistem, multe schimbări rapide ale tactului pot conduce la blocarea invertorului A/D.
În acest tip de aplicaţii, sunt trei surse principale de zgomot: zgomotul de cuantizare al convertorului (sau eroarea de neliniaritate, diferenţială, de curent alternativ), zgomotul termic intern şi fluctuaţiile de tact ale sistemului. Zgomotul de cuantizare al dispozitivului de conversie precum şi zgomotul termic au un efect direct asupra raportului semnal-zgomot (SNR: signal-to-noise ratio) al acestuia, dar singurul mijloc de a le controla este selecţia atentă a dispozitivului.
Schimbarea rapidă a impulsului de tact al sistemului include domeniul de fluctuaţii al switch-ului de menţinere a eşantionului, poziţionat la intrarea convertorului A/D, precum şi eşantionarea modificărilor impulsului de tact.
Domeniul acestor fluctuaţii reprezintă variaţia timpilor de la un eşantion la altul a switch-ului de intrare al dispozitivului de conversie A/D. Această specificaţie poate fi găsită în foaia de catalog a produsului.
Schimbarea rapidă a tactului este un defect al variaţiei acestuia de la un ciclu la altul. Aceste două surse de zgomot necorelate ale variţiilor, ar trebui combinate folosind formula sumei rădăcinilor ridicate la pătrat, sau tJITTER = √(tJCLOCK2 + tJADC2) în psRMS, unde tJITTER este fluctuaţia totală a sistemului, tJCLOCK este modificarea tactului invertorului A/D extern, iar tJADC este schimbarea tactului pentru dispozitivul de conversie A/D al switch-ului de eşantionare de la intrare. Nu este posibilă schimbarea circuitului aplicaţiei pentru a îmbunătăţii domeniul corespunzător convertorului, în care tactul se modifică rapid. Însă, se poate îmbunătăţii fluctuaţia tactului folosind câteva tehnici.
Într-o aplicaţie tipică, ceasul extern controlează frecvenţa de eşantionare sau viteza conversiilor succesive. Presupunând că nu sunt schimbări de fază în semnalul analogic de intrare, modificarea rapidă a impulsului de tact duce la inconstanţa timpului de eşantionare (vezi Figura 1). Această nesiguranţă afectează SNR-ul conversiei. Impactul teoretic asupra SNR, datorită modificării tactului dar şi al mecanismului de eşantionare cu invertor A/D, este SNR (dBc) = -20 log10 (2&pi fIN tJITTER), unde fIN este frecvenţa analogică de intrare.
Un ceas cu modificări sau zgomot de fază nesemnificative este necesar pentru controlul dispozitivului de conversie A/D în sisteme de sub-eşantionare. Ceasul poate fi digital sau sinusoidal, fiecare oferind avantaje şi dezavantaje. Tacturile digitale au o tranziţie a pantei foarte rapidă, ceea ce ajută la reducerea modificării rapide a acestuia, dar muchiile ascuţite ale acestor ceasuri creează zgomot de bandă largă ce este inclus în lungimea de bandă a semnalului. Un tact sinusoidal poate fi o alternativă potrivită, depinde de aplicaţie şi layout, dar multe au fluctuaţii rms ridicate în apropierea limitei de bandă. Majoritatea foilor de catalog pentru invertoare A/D dau recomandări pentru ceas.
Altă alegere ce va fi făcută pentru majoritatea convertoarelor A/D de sub-eşantionare este pentru impulsuri de tact de intrare diferenţiale sau “single-ended”. Ceasurile “single-ended” trebuie să aibă o pantă a tactului de aproape 1V/ns sau mai mult, deci nu sunt potrivite pentru ceasuri cu semnal sinusoidal. De asemenea, oscilaţiile tensiunilor ceasului “single-ended” trebuie să fie limitate pentru a evita întâlnirea impulsului de tact cu reţeaua de alimentare, pornind dispozitivele interne de protecţie. Semnalele diferenţiale ale ceasului dublează intervalul de tensiuni ale acestuia. Invertorul de asemenea realizează rejectarea pe modul comun al semnalelor de zgomot.
Este important ca zgomotul de fază sau oscilaţiile rapide ale ceasului să fie luate în consideraţie atunci când se planifică o strategie a tactului pentru dispozitivele de conversie A/D de sub-eşantionare. Sursa de tact aleasă trebuie să nu fie costisitoare, dar trebuie să fie de zgomot redus.

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile necesare sunt marcate *

  • Folosim datele dumneavoastră cu caracter personal NUMAI pentru a răspunde comentariilor/solicitărilor dumneavoastră.
  • Pentru a primi raspunsuri adecvate solicitărilor dumneavoastră, este posibil să transferăm adresa de email și numele dumneavoastră către autorul articolului.
  • Pentru mai multe informații privind politica noastră de confidențialitate și de prelucrare a datelor cu caracter personal, accesați link-ul Politica de prelucrare a datelor (GDPR) si Cookie-uri.
  • Dacă aveți întrebări sau nelămuriri cu privire la modul în care noi prelucrăm datele dumneavoastră cu caracter personal, puteți contacta responsabilul nostru cu protecția datelor la adresa de email: gdpr@esp2000.ro
  • Abonați-vă la newsletter-ul revistei noastre