ADC 試験ではコヒーレントサンプリングで
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FFT
解析を用いた
ADCダイナミック試験では、試験サイン波信号周波数とサプリング クロック周波数の同期をとり、下記式を満たすコヒーレントサンプリングを行う。
コヒーレントサンプリングでは、基本波、高調波信号は
1本の
binに集中し、サイドロープは 生じなくなる。
Coherent sampling
例
M=1024
ポイント
fs=1.024MHz fs/2=512KHz BIN本数：
512本
BIN分解能：
1KHz fin=100KHz Mc=100Analog-Digital Conversion :Analog Devices
fin
DC成分は 除く
𝑓𝑠
周波数
22次歪み
4次歪み 3次歪み
振幅 (dB)
512
本の
BIN512KHz 100KHz
99KHz 101KHz 1KHz
すなわち周波数分解能
1KHzナイキスト周波数
𝑓 𝑖𝑛
𝑓 𝑠 = 𝑀 𝐶
FFT 解析：リーケージ、サイドロープの発生
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データウィンドウ内に信号成分が非整数のサイン波サイクル数となる場合、信号の左右に大きなサイド ロープを生じる
周期関数 データ 周期関数
ウィンドウ
この間のデータをFFT演算 両端が連続しないため切り取り誤差
（リーケージエラー）発生
時間
Analog-Digital Conversion :Analog Devices
𝒇
𝒊𝒏𝒇
𝑺≠ 𝑴
𝑪𝑴
Mc：データウィンドウ内の 信号サイクル数
M:レコード長（FFTポイント数）
サイン波信号
周波数
1本のスペクトラムにならない
サイドロープ
100KHz 101KHz
例
M=1024
ポイント
fs=1.024MHz fs/2=512KHz BIN本数：
512本
BIN分解能：
1KHz fin周波数が
100K～
101KHzにあると
FFT 解析：窓関数（ウインドウ）の使用
Analog-Digital Conversion :Analog Devices 52
信号周波数とサンプリングクロックが非同期の場合、通常は窓関数を掛けた上で、
FFT
解析を行う。窓関数処理により大きなサイドロープは改善される。
代表的な窓関数
周波数スペクトル
HANNING
MINIMUM 4-TERM
BLACKMAN HARRIS
M=1014
M=1014 入力信号
窓関数
窓関数が かけられた 信号
データ ウィンドウ
窓関数処理
Window function
非コヒレーントサンプリング
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サンプリング周波数
fs,信号周波数
finが 𝑓
𝑖𝑛𝑓
𝑠= 𝑀
𝐶𝑀 の関係にあると、
信号スペクトラム左右にスペクトラムの広がり（リーケージ）を発生する。また高調波歪みの左右にも リーケージが発生。このため、Hanning窓では、基本波信号成分は、fin±25BinのスペクトルのRSS(2乗 和のルート）で求め、高調波も±3BinのRSSから求める。DC成分は6Binを除外し、THDやTHD+N計算
Analog-Digital Conversion :Analog Devices
DC除去: 6 bins
各高調波:±3 bins 基本波信号
・HANNING窓：±25 bins
・MINIMUM 4-TERM
BLACKMAN HARRIS窓:：±10 bins
基本波、高調波は下記サイドロープbinを含めてRSS計算
𝒇𝒊𝒏
𝒇𝑺 ≠ 𝑴𝑪 𝑴
RSS
(Root Square Sum)二乗和平方根
窓関数（ウインドウ）の使用した
ADC の SNR 劣化要因
Analog-Digital Conversion :Analog Devices 54
ADC
の
SNRを決める要素
fa
：アナログ入力周波数（フルスケールサイン波）
tjrms
：
ADCのサンプリングクロックジッタ（
ADC内部ジッタ＋外部クロックジッタ）
ε
：
ADCの平均
DNL（微分非直線性）
N
：
ADCのビット数
Vn rms
：
ADC入力等価雑音電圧
SNR=-20𝑙𝑜𝑔
102π × 𝑓
𝑎× 𝑡
𝑗 𝑟𝑚𝑠 2+
23
1+𝜖 2𝑁
2
+
2× 2×𝑉𝑛 𝑟𝑚𝑠2𝑁
2
サンプリングクロックジッタ ADCの量子化 ノイズ、DNL
信号ノイズ