Rango dinámico sin espurio (SFDR) explicado
Información general
Introducción
Spurious-Free Dynamic Range (SFDR) es una especificación crucial que puede utilizar para caracterizar el rendimiento dinámico de un Signal Generator. SFDR especifica la relación entre la amplitud de la frecuencia fundamental que se genera y la amplitud del armónico más prominente. En un mundo ideal, el dominio de frecuencia de una señal analógica pura tiene toda la potencia concentrada en la frecuencia deseada. Sin embargo, debido al ruido y la no linealidad de los componentes, incluso los mejores generadores de señales también generan contenido de frecuencia en los armónicos (o múltiplos) del tono deseado.
Por ejemplo, al generar una onda sinusoidal de 10 MHz, puede observar armónicos en 20 MHz, 30 MHz, y así sucesivamente. Estos armónicos también se conocen como espurios.
El rango dinámico entre el tono fundamental y el espurio más grande se llama rango dinámico sin espurio (SFDR). El SFDR es la medida de la relación entre la señal fundamental y el mayor espurio relacionado, armónica o no armónicamente, desde CC hasta la mitad de la frecuencia de muestreo. Puede calcular esta especificación visualmente observando el siguiente gráfico.
Para medir el SFDR de un Signal Generator, se genera un tono a una frecuencia dada. Un analizador de espectro se utiliza entonces para medir la amplitud del tono fundamental y la amplitud del siguiente tono más alto. Típicamente, este es uno de los armónicos.
Usando decibelios, es fácil calcular SFDR:
En el gráfico anterior, el segundo armónico es el segundo tono más alto y el SFDR es de aproximadamente 310 dBc. Como cuestión de perspectiva, digamos que el SFDR de una señal es de 70 dBc. Esto significa que la amplitud de las señales espurias es siempre menor que 0.0003162 veces la amplitud de la frecuencia fundamental.
Dadas las tensiones RMS, puede calcular SFDR con la siguiente ecuación:
Para muchas aplicaciones que requieren un sinusoide limpio, es importante que un Signal Generator tenga un buen rendimiento SFDR. Por ejemplo, considere la caracterización de convertidor analógico a digital (ADC) a continuación.
Para la caracterización del ADC, es importante medir las imperfecciones armónicas del ADC. Por lo tanto, es crucial que el estímulo al dispositivo bajo prueba sea lo más espectralmente puro posible.