스푸리어스 없는 동적 범위 (SFDR) 설명
개요
소개
Spurious-Free Dynamic Range(SFDR)는 신호 생성기의 동적 성능을 특성화하는 데 사용할 수 있는 중요한 스펙입니다. SFDR는 생성되는 기본 주파수의 진폭과 가장 두드러진 하모닉의 진폭 사이의 관계를 지정합니다. 이상적인 세계에서 순수 아날로그 신호의 주파수 영역에는 모든 파워가 원하는 주파수에 집중되어 있습니다. 그러나 노이즈와 부품의 비선형성 때문에, 최상의 신호 생성기조차도 원하는 톤의 하모닉(또는 배수)에서 주파수 성분을 생성합니다.
예를 들어, 10 MHz 사인파를 생성할 때 20 MHz, 30 MHz 등에서 하모닉을 관찰할 수 있습니다. 이러한 하모닉을 스퍼(spurs)라고도 합니다.
기본 톤과 가장 큰 스퍼 사이의 동적 범위를 Spurious-Free Dynamic Range(SFDR)라고 합니다. SFDR는 DC부터 샘플링 속도의 절반까지의 범위에서 기본 신호와 가장 큰 하모닉 또는 비하모닉 관련 스퍼 간 비율의 척도입니다. 다음 그래프를 관찰하여 이 스펙을 시각적으로 계산할 수 있습니다.
신호 생성기의 SFDR을 측정하려면 주어진 주파수에서 톤이 생성됩니다. 그런 다음 스펙트럼 분석기를 사용하여 기본 톤의 진폭과 다음으로 진폭이 큰 톤의 진폭을 측정합니다. 일반적으로 이것은 하모닉 중 하나입니다.
데시벨을 사용하여 SFDR를 쉽게 계산할 수 있습니다.
위의 그래프에서 두 번째 하모닉은 두 번째로 진폭이 큰 톤이며 SFDR은 약 310 dBc입니다. 관점적으로, 신호의 SFDR가 70 dBc라고 가정해 봅시다. 이는 스퍼 신호의 진폭이 항상 기본 주파수의 진폭의 0.0003162배보다 작다는 것을 의미합니다.
주어진 RMS 전압에서 다음 식을 사용하여 SFDR를 계산할 수 있습니다:
깔끔한 사인파를 필요로 하는 많은 어플리케이션의 경우 신호 생성기의 SFDR 성능이 우수해야 합니다. 예를 들어, 아래의 아날로그-디지털 변환기(ADC) 특성을 고려해 보십시오.
ADC 특성화의 경우, ADC의 하모닉 불완전성을 측정하는 것이 중요합니다. 따라서 테스트 대상 디바이스에 대한 자극은 최대한 스펙트럼적으로 순수해야 합니다.