ADC不可忽略的交調(diào)失真因素

　　二階和三階交調(diào)截點(diǎn)的概念對(duì)ADC無(wú)效，因?yàn)?，在這種情況下，失真積的變化不可預(yù)測(cè)（作為信號(hào)幅度的函數(shù)）。ADC并不是逐漸開(kāi)始?jí)嚎s接近滿量程的信號(hào) （不存在1dB壓縮點(diǎn)）;一旦信號(hào)超過(guò)ADC輸入范圍，ADC就會(huì)充當(dāng)硬限幅器，從而因削波而突然產(chǎn)生數(shù)量極大的失真。另一方面，對(duì)于遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于滿量程的信號(hào)，失真底保持相對(duì)穩(wěn)定，不受信號(hào)電平影響，如圖3所示。

　　圖3中的IMD曲線分為三個(gè)區(qū)域。對(duì)于低電平輸入信號(hào)，IMD積保持相對(duì)穩(wěn)定，不受信號(hào)電平的影響。這就意味著，當(dāng)輸入信號(hào)增加1dB時(shí)，該信號(hào)與IMD電平的比值也會(huì)增加1dB.

　　當(dāng)輸入信號(hào)處于ADC滿量程范圍的幾dB之內(nèi)時(shí)，IMD可能開(kāi)始增加（但在設(shè)計(jì)優(yōu)良的ADC中可能不會(huì)如此）。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的確切電平取決于具體的 ADC--有些ADC在其滿量程輸入范圍內(nèi)，其IMD積不會(huì)顯著增大，但多數(shù)ADC會(huì)。當(dāng)輸入信號(hào)繼續(xù)增加并超過(guò)滿量程范圍時(shí)，ADC應(yīng)充當(dāng)理想的限幅器，IMD積將變得非常大。出于對(duì)此類(lèi)原因的考慮，ADC并無(wú)二階和三階IMD交調(diào)截點(diǎn)額定值。需要注意的是，DAC實(shí)際上存在同樣的情況。在兩種情況下，單音或多音SFDR（無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍）額定值是廣受認(rèn)可的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器失真性能的衡量指標(biāo)。

　　多音無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍

　　通信應(yīng)用通常需要測(cè)量雙音和多音SFDR.信號(hào)音數(shù)量越多，越接近蜂窩電話系統(tǒng)（如AMPS或GSM）的寬帶頻譜。圖4所示為AD944414位80-MSPSADC的雙音交調(diào)性能。兩個(gè)輸入音的頻率分別為69.3MHz和70.3MHz，位于第二奈奎斯特區(qū)。

　　因此，混疊音出現(xiàn)在9.7MHz和10.7MHz，位于第一奈奎斯特區(qū)。圖4同時(shí)顯示了所有混疊IMD積的位置。高SFDR會(huì)增強(qiáng)接收器在有大信號(hào)時(shí)捕獲小信號(hào)的能力，并防止小信號(hào)被大信號(hào)的交調(diào)積掩蓋。圖5所示為AD9444雙音SFDR（為輸入信號(hào)幅度的函數(shù)），其中，兩個(gè)音的輸入頻率相同。

　　總結(jié)

　　交調(diào)失真（IMD2、IMD3）和交調(diào)截點(diǎn)（IP2、IP3）是混頻器、LNA、增益模塊、放大器等射頻元件的常用規(guī)格參數(shù)。通過(guò)冪級(jí)數(shù)展開(kāi)來(lái)模擬這些器件的非線性度，可以基于交調(diào)截點(diǎn)IP2和IP3來(lái)預(yù)測(cè)各種信號(hào)幅度的失真電平。與放大器和混頻器不同，ADC失真（尤其是低電平信號(hào)）并不適用簡(jiǎn)單的冪級(jí)數(shù)展開(kāi)模型，因此，交調(diào)截點(diǎn)IP2和IP3無(wú)法用于預(yù)測(cè)失真性能。另外，當(dāng)輸入信號(hào)超過(guò)滿量程范圍時(shí)，ADC將充當(dāng)理想的限幅器，而放大器和混頻器一般充當(dāng)軟限幅器。

　　盡管存在這些差異，但在通信應(yīng)用中，了解ADC的雙音IMD性能至關(guān)重要。較好的數(shù)據(jù)手冊(cè)會(huì)針對(duì)多種輸入信號(hào)頻率和幅度提供這種數(shù)據(jù)。除此以外，ADIsimADCTM程序可用于評(píng)估各種ADC在系統(tǒng)應(yīng)用要求的具體頻率和幅度下的性能。ADIsimADC程序充當(dāng)虛擬評(píng)估板的作用，可以從 ADI網(wǎng)站下載，同時(shí)還可下載針對(duì)IF采樣ADC的最新模型。該程序基于FFT引擎，可以精確地計(jì)算出單音和雙音輸入信號(hào)的SNR、SFDR和IMD值。