スプリアスフリーダイナミックレンジ (SFDR) について解説
概要
概要
スプリアスフリーダイナミックレンジ (SFDR) は、信号発生器のダイナミックパフォーマンスの特性評価に使用される重要な仕様です。SFDRは、生成される基本周波数の振幅と最も顕著な高調波の振幅との関係を示します。理想的な世界では、純粋なアナログ信号の周波数領域では全電力が望ましい周波数に集中します。しかし、ノイズやコンポーネントの非線形性により、最も優れた信号発生器でも必要なトーンの高調波 (整数倍の周波数) を生成します。
たとえば、10 MHzの正弦波を生成する時、20 MHz、30 MHzなどで高調波が発生します。 これらの高調波は、スプリアスとも呼ばれます。
基本トーンと最大スプリアス間のダイナミックレンジのことを、スプリアスフリーダイナミックレンジ (SFDR) といいます。SFDRは、基本信号と最大高調波またはDCからサンプルレートの半分までの非高調波関連スプリアスとの比率を表します。以下のグラフを参考にして、この仕様を視覚的に計算することができます。
信号発生器のSFDRを測定する際、特定の周波数でトーンが生成されます。そしてスペクトルアナライザを使用して、基本トーンの振幅と次に高いトーンの振幅を計測します。通常、これは高調波の1つです。
デシベルを使用すると、SFDRを容易に計算することができます。
上記のグラフでは、2番目の高調波が2番目に高いトーンで、SFDRは約310 dBcになります。たとえば、信号のSFDRが70 dBcとします。つまり、スプリアス信号の振幅は常に基本周波数の0.0003162倍未満です。
RMS電圧により、次の式でSFDRを計算することができます。
きれいな正弦波が必要な多くのアプリケーションでは、SFDR性能の高い信号発生器を使用することが重要です。たとえば、A/D変換器 (ADC) の特性評価について考えてみましょう。
ADCの特性評価では、ADCの高調波の不完全性を計測します。そのため、検査対象デバイスへの刺激信号は、純粋なスペクトルであることが重要です。