用超高純度的正弦波振蕩器測試18位ADC

　　關(guān)鍵是要從LED偏移中消除與振蕩器相關(guān)的信號分量，以維持低的失真。任何這類(lèi)殘留成分都會(huì )調制振蕩器的波幅，從而引入不純凈的頻率分量。帶寬限制的AGC信號路徑有很好的濾波。

　　Q1基極大的RC時(shí)間常數提供了一個(gè)陡峭滾降的最終響應。Q1的射極電流表明，10mA總電流中有大約1nA振蕩器相關(guān)紋波，這小于0.1ppm (圖3)。振蕩器只需要一只100Ω電位器就能實(shí)現這個(gè)性能。這個(gè)調節符合圖2中的說(shuō)明，并確定了AGC捕捉區間的中點(diǎn)。

　　振蕩器的失真

　　驗證振蕩器的失真需要復雜的測量技術(shù)。如果試圖用傳統的失真分析儀去測量，就會(huì )遇到一些限制，哪怕采用了高端機型。示波器可以用于顯示分析儀輸出端的殘留失真(圖4)。對于任何與振蕩器有關(guān)的信號活動(dòng)，放大器的本底背景都顯示出微弱的噪聲與不確定性。

　　惠普公司的HP-339A分析儀給出了18ppm的最小可測失真。圖中顯示儀器讀數為9ppm，這超出了設備的規格，因此高度存疑。測得的失真等于或接近于設備極限時(shí)，會(huì )產(chǎn)生顯著(zhù)的不確定性，接近于設備極限的失真測量很難有令人滿(mǎn)意的結果(參考文獻1)。

　　要對振蕩器失真做有意義的測量，就需要使用低不確定性本底的專(zhuān)用分析儀。Audio Precision公司的2722分析儀有最大2.5ppm的THD+N (總諧波失真+噪聲)，典型THD+N為1.5ppm。該儀器對振蕩器的THD做了三次測量，得出的THD值為：在3ppm、5.8ppm和2.4ppm時(shí)分別為 -110dB、-105dB和-112dB(圖5)。這些測量結果為將該振蕩器用于確定ADC保真度特性提供了信心。

　　ADC測試

　　在測試ADC時(shí)，將振蕩器輸出連接到ADC的輸入放大器上。測量的是ADC與ADC輸入放大器聯(lián)合產(chǎn)生的失真。然后用一臺計算機檢查ADC的輸出，它量化表示出了頻譜誤差的分量(圖6)。

　　從凌力爾特技術(shù)公司網(wǎng)站上可以下載到用于測量的代碼，并獲得輸入放大器、ADC、計算機數據采集，以及時(shí)鐘電路板。相關(guān)部件包括：一只晶振、凌力爾特技術(shù)公司的LT6350放大器、LTC1279 ADC、DC718接口卡以及能夠驅動(dòng)50Ω的任何一種穩定的低相位噪聲3.3V時(shí)鐘。

　　計算機顯示的內容包括時(shí)域的信息，給出了定位于轉換器工作區間中心的偏移正弦波。它還顯示了詳細的列表讀數，以及一個(gè)指示出頻譜誤差分量的傅里葉變換。待測的放大器/ADC組合產(chǎn)生-111 dB的二次諧波失真，大約為2.8 ppm。較高頻的諧波遠低于這個(gè)水平，表明ADC及其輸入放大器都工作正常，并處于規格范圍內。諧波抑制可能出現在振蕩器與放大器/ADC組合之間，這就要求對放大器/ADC樣品做多次測試，增加對測量的信心。

　　參考文獻

　　1. Williams, Jim, “Bridge Circuits: Marrying Gain and Balance,” Application Note 43, Linear Technology, June 1990.