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改进的DAC相位噪声测量以支持超低相位噪声DDS应用(2)

改进的DAC相位噪声测量以支持超低相位噪声DDS应用(2)

DAC初始评估板包含ADP7140稳压器用于给模拟和时钟提供电压。将噪声谱密度与最近发布的超低噪声稳压器和所选的ADM7155进行对比。图6如产品数据手册所示显示了这些噪声密度的对比情况。电源修改仅将ADM7155用于AD9164时钟(数据手册引脚VDD12_CLK)和模拟电压(数据手册引脚VDD12A)。

接下来,考虑残余相位噪声的测试设置选项。由于实用性和方便性,自带互相关方法的Rohde and Schwarz FSWP成为首选。使用的测试设置如图7所示。


图6. 稳压器噪声密度比较。注意Y轴单位——ADM7155提高了一个数量级





图7. AD9164相位噪声测量的测试设置





图8. AD9164 800 MHz输出相位噪声比较



图8显示了三种情况的测量结果。红色曲线显示了初始评估板的绝对相位噪声测量结果。浅蓝色曲线也是一种绝对测量结果,但提升了稳压器性能。深蓝色曲线是残余相位噪声测量结果,也提升了稳压器性能。

测量结果指出了在初始研究中并不明显的三种常规的限制区间。低于1 kHz的频率受限于时钟源近载波噪声。1 kHz至100 kHz的频率受限于稳压器选择。高于100 kHz的频率受限于时钟源。由于使用的时钟是用晶体振荡器倍频产生的6GHz,滚降来自于倍频电路中的RF滤波器,因此高于10 MHz的急剧下降来自于时钟源。

其他的一些DAC频率也使用了提升稳压器性能的残余相位噪声方法进行了测量,图9中概述了部分。这些改进在几个评估板上都做了复现,所有的情况都显示了同样的改进后的结果。


图9. 改进了低噪声稳压器性能的AD9164残余相位噪声测量





表1. 包含一流的噪声密度性能的稳压器系列



超低噪声稳压器系列的噪声密度相似,如表1所示。正如本文所展示的,稳压器对DAC的相位噪声影响是值得注意的,超低噪声稳压器系列推荐用于任何要求最佳的相位噪声性能的RF系统中。

结语
相位噪声基础定义的复习、绝对和残余相位噪声、DAC相位噪声测量测试设置以及稳压器噪声贡献。

本文演示的DAC相位噪声性能改进包含残余相位噪声测量方法和最佳稳压器选择。最终结果是,通过ADI公司的低噪声稳压器系列对模拟电压和时钟电压供电时,AD9164现在可支持超低相位噪声、基于DDS的应用。

参考文献
Bergeron,Jarrah,“分析及管理电源噪声和时钟抖动对高速DAC相位噪声的影响”,《模拟对话》,第51卷,2017年。
Calosso,Claudio E.,Yannick Gruson和Enrico Rubiola,“DDS中的相位噪声和幅度噪声”,IEEE频率控制专题论文集,2012年。
Jayamohan,Umesh,“为GSPS或RF采样ADC供电;开关与LDO”。《模拟对话》,第50卷,2016年。
“11729B-1产品笔记,微波振荡器的相位噪声特性:鉴相器方法”,Agilent,2007年5月。
Reeder,Rob,“高速ADC的电源设计”,ADI公司,2012年。
Walls,Warren F.,“交叉相关相位噪声测量”,IEEE频率控制专题论文集,1992年。

作者简介:
Peter Delos
Peter Delos [peter.delos@analog.com]是ADI公司航空航天和防务部的技术主管。他于1990年获得美国弗吉尼亚理工大学电气工程学士学位(BSEE),并于2004年获得美国新泽西理工学院电气工程硕士学位(MSEE)。1990年至1997年,他为美国海军核电站计划工作。工作内容包括:完成海军核电站学校官员计划,担任海军潜艇基地教师,领导康涅狄格州格罗顿的海狼级潜艇的现场电气工程师。

1997年,他接受了洛克希德马丁公司在新泽西州穆尔斯顿的一个职位,开始了一段硕果累累的职业历程,为多个雷达和电子战计划开发接收机/激励器和频率合成器。这段经验包括架构定义、详细设计、快速原型开发、制造、现场安装和协调多个工程专业。他的工作引领了相控阵接收器/激励器从集中式架构到阵列上数字波束合成系统的转变。

Jarrett Liner
Jarrett Liner [ jarret.liner@analog.com]是ADI公司航空航天和防务部(位于美国北卡罗来纳州格林斯博罗)的RF系统应用工程师,他在RF系统和元件设计方面经验丰富。

此前,他是军用和航空航天领域SiC衬底GaN放大器应用工程师。其先前的经历还包括从事13年的RF IC WLAN功率放大器和前端模块的设计与测试工作。他曾作为电子技师在美国海军服役6年。Jarrett于2004年获得美国北卡罗来纳州农业技术州立大学(位于北卡罗来纳州格林斯博罗)电气工程学士学位。

当Jarrett不在实验室仿真电路或测量数据时,他可能在山地上骑自行车、在健身房教授自行车课程、跑步或者在庭院与他的四个孩子追逐嬉戏。
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