AD7356 の 3 次高調波の測定結果と考察

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表4.4に位相差切り替え信号を用いたADCテストに関して基本波と3次高調波のパワー についてまとめた。表4.4から位相差切り替え信号をフィルタなしで用いた場合にのみ3 次高調波の測定値が他とややずれた値になっている。この値はADCの3次高調波の本来値

(-94.6dB)よりも小さい値を計測しているため位相差切り替え信号がADCの歪みを何らか

の形で低減してしまっていることが考えられる。この測定結果より、実験的に位相差切り 替え信号のスプリアスが低減されない場合は誤差が大きくある程度低減することで正しい 誤差量に落ち着くという結果になっていると考えられる。

表4.4 図4.11, 図4.12の基本波と3次高調波のパワー関係

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図4.14 従来信号及び位相差切り替え信号を用いた時のADCの3次高調波検出誤差

位相差切り替え信号のADCによるサンプリングされた時の影響について考察する。その 様子を下図4.15に示す。本研究で用いたADCテスト信号はAWGにより10MHzのサンプ リング周波数で200kHzの正弦波信号である。そのため、図2.2に示す手法で位相差切り替 え信号を発生させた場合、fs/2-finのスプリアスは4.8MHzに発生する。別の言い方をすれ

ば、この4.8MHzのスプリアスにより図4.15に示す時間波形の位相差切り替えのAWG出

力が得られている。この信号が更にADCによりサンプリングされる。そのADCサンプリ ング周波数は3.478261MHzである。しかし、サンプリング定理よりこの3.478261MHzで 再現できる最高周波数はその半分の1.7391MHzまでである。図4.15のスペクトルに関し て、ADC入力前の信号に含まれるスプリアスはサンプリングによるスプリアス(fs近傍, 2fs 近傍, 3fs近傍, …)及び、位相差切り替えによるスプリアス(fs/2近傍, 3fs/2近傍, 5fs/2近傍,

…)が存在する。しかし、これらの信号は全て ADC のナイキスト周波数以上の成分である ため再現不可能であり、エイリアシングとしてADCの帯域(DC~1.7391MHz)に折り返され て発生する(図4.15のADC出力信号(スペクトル))。あくまでこれらの信号はイメージ信号 であるため、位相差切り替えのスプリアスfs/2-fin=4.8MHzの信号は本ADCでは発生させ ることができない。そのため、図4.15の時間波形に関してADCの入力信号がADC出力で 再現されていない。これは周波数領域でのfs/2-fin=4.8MHzの位相差切り替えのスプリアス が再現できないことによるものである。出力の時間波形は信号が平滑化されたように見え るが、これは信号がアンダーサンプリングされ、等価的にローパス特性がかかっているた めである。しかし、実際のローパスフィルタと異なる点は周波数領域で物理的に高周波信 号を潰しているのではなく、図4.11や図4.15で示したように低周波側に高周波成分が落ち てくることで平滑化されたように見えている。

図2.4の3次高調波キャンセル原理を振り返る。ADC内部で位相差切り替え信号が再現 できないため位相差切り替え信号の 3 次高調波の位相差πによるキャンセル現象が成立し ないと考えられる。そのため以上の議論からは、表4.4の結果に対して位相差切り替え信号

従来手法

位相差切り 替え手法

AD7356_A

0 20 40 60

2 4 6 8 10 12

f_s/2-f_in Supurious Attenuation [dB]

ADC HD3 Detection Error [dB]ADCの3次高調波検出誤差[%]

AD7356_B

0 20 40 60

2 4 6 8 10 12

f_s/2-f_in Supurious Attenuation [dB]

ADC HD3 Detection Error [%]ADCの3次高調波検出誤差[%]

fs/2-finのスプリアス低減量[dB] fs/2-finのスプリアス低減量[dB]

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でフィルタを用いない場合とフィルタを用いた場合で相違が見られないという結論になる が、実際にはADC由来の3次高調波成分が低減されている(表4.2と表4.4の比較より)。

そのため、実際には位相差切り替え信号によるスプリアスをある程度低減することが必要 である。その位相差切り替えのスプリアスに関して表4.4、図4.14の実験結果から8dB程 度低減させればADCの3次高調波検出に関して問題ないと考えられる。8dB、17dB、30dB、

54dB低減した場合で誤差がある程度一定に落ち着いている。

図4.15 ADCによる位相差切り替え信号のサンプリング前後の信号の様子

ADC出力信号（スペクトル）

ADC

Frequency [MHz]

Power [dBFs]

3^rd

①- ①+

②+ ②- ③+

③-④+

④-①±：

②±：

③±：

④±：

ADC入力信号（時間波形）

0 5 10 15 20 25

1000 1500 2000 2500 3000

Sample Number

Codes

ADC出力信号（時間波形）

位相差切り替え信号再現されていない 位相差切り替えのスプリアス：

ADC

ADC入力信号（スペクトル）

5 Frequency [MHz]

/2 /2

/2

Power [dBm]

-9 -6 -3

位相差切り替えのスプリアス：

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