Spurious-Free Dynamic Range (SFDR) erklärt
Überblick
Einführung
Spurious-Free Dynamic Range (SFDR) ist eine wichtige Spezifikation zur Charakterisierung der dynamischen Leistung eines Signal Generators. SFDR gibt das Verhältnis zwischen der Amplitude der erzeugten Grundfrequenz und der Amplitude der prominentesten Harmonischen an. In einer idealen Welt hat der Frequenzbereich eines rein analogen Signals alle Leistungen konzentriert auf die gewünschte Frequenz. Aufgrund von Rauschen und der Nichtlinearität der Komponenten erzeugen selbst die besten Signal Generatoren jedoch auch Frequenzanteile an Harmonischen (oder Vielfachen) der gewünschten Schwingung.
Wenn Sie beispielsweise eine 10-MHz-Sinusschwingung erzeugen, können Sie Harmonische bei 20 MHz, 30 MHz usw. beobachten. Diese Harmonischen werden auch als Sporen bezeichnet.
Der Dynamikbereich zwischen der Grundschwingung und dem größten Sporn wird als Spurious-Free Dynamic Range (SFDR) bezeichnet. SFDR ist das Verhältnis zwischen dem Grundsignal und dem größten harmonischen oder nicht harmonischen Sporn von DC zur Hälfte der Sample-Rate. Sie können diese Spezifikation visuell berechnen, indem Sie den folgenden Graphen beobachten.
Zur Messung der SFDR eines Signal Generators wird bei einer gegebenen Frequenz eine Schwingung erzeugt. Mit einem Spektrumanalysator wird dann die Amplitude der Grundschwingung und die Amplitude der nächsthöheren Schwingung gemessen. In der Regel ist dies eine der Harmonischen.
Mit Dezibel lässt sich SFDR einfach berechnen:
Im Graphen oben ist die zweite Harmonische die zweithöchste Schwingung und die SFDR beträgt etwa 310 dBc. Angenommen, die SFDR eines Signals beträgt 70 dBc. Das heißt, die Amplitude von Störsignalen ist immer kleiner als das 0,0003162-fache der Amplitude der Grundfrequenz.
Bei gegebenen Effektivspannungen kann SFDR mit folgender Gleichung berechnet werden:
Für viele Anwendungen, die einen sauberen Sinus erfordern, ist es wichtig, dass ein Signal Generator eine gute SFDR-Leistung aufweist. Sehen Sie sich beispielsweise die A/D-Wandlercharakterisierung unten an.
Für die A/D-Wandler-Charakterisierung ist es wichtig, die harmonischen Störungen des A/D-Wandlers zu messen. Daher ist es entscheidend, dass der Erreger des Prüflings möglichst spektral rein ist.