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數位預失真提升資料擷取系統性能

上網時間: 2015年12月11日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:資料擷取系統  DAS  SNR  THD  數位預失真 

利用實驗表現數位預失真

採用圖4所示的測試配置,利用任意波形產生器產生10kHz正弦波。頻譜分析儀測量訊號產生器的失真。10kHz陷波濾波器對基波訊號進行衰減,以減小頻譜分析儀的失真。


圖4:消除諧波的測試配置

圖5所示為使用陷波濾波器後的正弦波頻譜,無數位預失真。10kHz處的基波為-23dBV;2次諧波為-112dBV,3次諧波為-117dBV。


圖5:校正諧波之前的性能

圖6所示為使用陷波濾波器後,對載入訊號產生器內部緩衝器的數位採樣進行數位預失真的測試結果。


圖6:數位校正後的性能,降低了2次和3次諧波

經過數位預失真後,2次諧波從-112dBV降低至-123dBV,3次諧波從-117dBV降低至-124dBV。2次和3次諧波的降低有助於改善總THD。

必須謹慎進行數位預失真,每次只降低一次諧波。根據等式3,將所有與3次諧波相關的參數設置為0,並降低2次諧波。從圖6可知,FFT中的2次諧波大約為-112dB,相當於2.5uV。在-2.5uV至+2.5uV之間反覆運算選擇A2的值,以驗證哪一種振幅有助於降低2次諧波。

經過幾次反覆運算後,A2=-1.5uV降低了2次諧波。φ_2也用於進一步降低諧波。採用A2=-1.5uV,以及φ_2=-45°,則可產生消除2次諧波的最佳效果,如圖7所示。利用相同的反覆運算方法,A3=-0.5uV與φ_3=45°組合時的效果最佳。

進行DPD後的DAS測量性能

圖7所示為消除2次和3次諧波之後DAS在1.6Msps時的性能。


圖7:任意波(D/A)模式下的FFT頻譜,降低了2次和3次諧波

使用具有數位預失真的任意波(D/A)模式,MAX11905DIFFEVKIT的動態性能在DAS於1.6 MSPS時測得的THD改善了8dB,從-112dB降為-120dB。

任意波形模式對SNR的限制

使用任意波(D/A)模式時的諧波使用數位預失真進行抵消。然而,相較於使用正弦波(D/A)模式,在使用任意波形(D/A)模式時觀察到SNR性能下降。

圖8所示為DAS在1.6Msps時的性能,使用訊號產生器提供的正弦波(D/A)產生器模式。結果顯示,相較於任意波模式,在該模式下使用訊號產生器可使SNR改善2dB。


圖8:正弦波(D/A)模式下的FFT頻譜

總結

本文介紹可藉由數位預失真技術改善數位訊號產生器的THD,從而支援對超低失真DAS進行評估。文中也展示了如何利用陷波濾波器消除基頻,從而提高訊號分析儀的線性度。測試結果證明,數位預失真讓MAX11905DIFEVKIT的THD改善了8.2dB,從-112dB降低至-120.2dB。

(參考原文:Get Better Measurements with Digital Predistortion,by Srudeep Patil & Carmelo Morello, Maxim Integrated)


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