简介
直接数据频率合成器(dds)因能产生频率捷变且残留相位噪声性能卓越而著称。另外,多数用户都很清楚dds输出频谱中存在的杂散噪声,比如相位截断杂散以及与相位-幅度转换过程相关的杂散等。此类杂散是实际dds设计中的有限相位和幅度分辨率造成的结果。
其他杂散源与集成dac相关——dac的采样输出产生基波和相关谐波的镜像频率。另外,因dac非理想的开关属性可能导致低阶谐波的功率水平升高。最后一种杂散源是在系统时钟频率的基波与任何内部分谐波时钟(例如,adi直接数字频率合成器提供的sync_clk)之间产生的混频产物。
上述杂散噪声的全部已知来源都可根据相对于dds/dac输出处基波信号的频率偏移进行预测。本应用笔记旨在帮助用户确定dds输出信号频谱中的杂散源。如果通过改变dds频率调谐字使杂散与dds/dac相关,则并不难确定杂散源。这是因为改变调谐字时,上述所有杂散噪声的频率偏移均随基波变化。
例如,24 mhz基波有一个72 mhz的三阶谐波。如果dds系统时钟为100 mhz,则三阶谐波与系统时钟的产物会折回到至28 mhz,与基波仅偏移4 mhz。如果基波增加10 khz至24.010 mhz,则新的后叠积将偏移基波3.97mhz,这是可以提前预测的。
如果无论频率调谐字如何变化,杂散相对基波的频率偏移均保持不变,则dds/dac不是杂散源。相反,如果杂散相对基波的频率偏移随dds调谐改变而变化,则dds/dac很可能是杂散源。通过确保频率调谐字变化包括频率调谐字的截断部分和未截断部分,可为发现杂散源带来方便。截断部分一般为调谐字的14位至19位(msb)。
当dds频率调谐字发生变化时,相对基波(载波)的频率偏移不发生改变的杂散一般分为两类:该杂散要么以某种方式耦合至dds电源,要么是驱动dds的参考时钟源上的一个元件。
注意,如果dds的内部参考时钟乘法器(pll)被启用,则dds输出同样存在相对于基波的固定边带杂散,其频率偏移等于参考时钟频率。
参考时钟源杂散
图1所示为dds的500 mhz参考时钟,由一个100 khz音实现10%的am调制。该参考时钟源是一款rohde andschwartz具有调制功能的sma信号发生器。图1中的灰色线为无调制条件下的参考时钟。图2中,同一100 khz音以完全相同的频率偏移传输到dds/dac输出,不受调谐字频率影响。图2中的频率调谐字表现出四个相互叠加的不同dds载波。注意,在全部四个载波改变时,参考时钟杂散的频率偏移保持不变;但该杂散的幅度以20 log(x)为单位发生变化,其中,x为参考时钟频率与dds载波频率之比。
图1. dds的500 mhz参考时钟(由一个100 khz音(蓝色线)实现10%的am调制)
图2. 四个dds输出载波表现出100 khz杂散产生的效应,该杂散对dds的参考时钟(500 mhz)进行am调制
图3. 四个dds输出载波表现出150 khz杂散产生的效应,该杂散对dds的电源进行am调制
图4. 150 khz音(16 mv p-p)通过一个函数发生器施加于dds电源之
开关电源杂散
图3和图4展示了dds电源上的杂散(如开关电源)与dds输出之间的关系。注意,如前所述,在相对于相同的载波变化时,它们也保持相同的固定频率偏移。图4为dds电源的实际时域,其中,一个150 khz调制音施加于dds电源之上,以仿真电源开关杂散。
dds参考时钟或电源(一般为avdd)上的杂散会对dds输出产生一定的影响。结果,当载波变化时,以载波为中心的边带将保持不变。因此,调谐字发生变化时,如果在dac/dds输出中观察到固定杂散,则应检查参考时钟源和dds电源中是否存在杂散。
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