Модель

В этом примере следует перемежать два простых АЦП на основе модели «Анализ простого АЦП с нарушениями» для создания эквивалента одного АЦП, работающего при 2X индивидуальной частоте дискретизации АЦП. Используйте двухтональный тестовый сигнал на 200 МГц и 220 МГц в качестве входного сигнала для проверки искажения, вызванного работой АЦП.

model = 'interleaved_adc';
open_system(model)
set_param([model '/ADC_1 at 1G SPS'],'jitter','off');
set_param([model '/ADC_1 at 1G SPS'],'nonlinearity','off');
set_param([model '/ADC_1 at 1G SPS'],'quantization','off');

set_param([model '/ADC_2 at 1G SPS'],'jitter','off');
set_param([model '/ADC_2 at 1G SPS'],'nonlinearity','off');
set_param([model '/ADC_2 at 1G SPS'],'quantization','off');

set_param([model '/Offset Delay'],'DelayTime','.5/Fs_adc');
set_param([model '/Two Tone Sine Wave'],'Amplitude','.5');
set_param([model, '/Input Switch'], 'sw', '1');

sim(model)

Для обхода нарушений используйте соответствующие позиции переключения внутри блоков АЦП. Поведение АЦП является чисто идеальным. Два АЦП в модели верхнего уровня идентичны, за исключением того, что генераторы шума в каждом АЦП имеют разные начальные значения, чтобы сделать шум некоррелированным.

Каждый АЦП работает на 1 Частота ГГц, заданная переменной MATLAB ® Fs_adc определенной в обратном вызове инициализации этой модели. Скорость работы АЦП индицируется зелеными сигналами и блоками на схеме. Входной сигнал второго АЦП задерживается на величину, равную половине периода частоты дискретизации АЦП.

Несовершенство синхронизации

Точность синхронизации между отдельными АЦП имеет решающее значение. Чтобы увидеть эффект несоответствия синхронизации, откройте блок «Задержка смещения» и просто добавьте 10 ps к значению задержки.

set_param([model '/Offset Delay'],'DelayTime','.5/Fs_adc + 10e-12');

10 Ошибка ps вызывает значительное ухудшение рабочих характеристик АЦП, даже если оба АЦП идеально подходят. Для компенсации ухудшения рабочих характеристик необходима некоторая форма компенсации дрейфа. Дополнительные сведения см. в разделе Устройства SP: spdevices.com/index.php/interleaving

sim(model)

Эффект дрожания апертуры

Удаление фиксированного смещения 10 ps и включить ослабление дрожания апертуры в каждой из подсистем АЦП.

set_param([model '/Offset Delay'],'DelayTime','.5/Fs_adc');
set_param([model '/ADC_1 at 1G SPS'],'jitter','on');
set_param([model '/ADC_2 at 1G SPS'],'jitter','on');

Шум вокруг двухтонального тестового сигнала при 200 Предполагается, что МГц является прямым результатом дрожания АЦП. Дополнительный шум вокруг 800 МГц - результат перемежения двух некоррелированных источников шума.

sim(model)

Влияние нелинейности

Удалите нарушение дрожания и активируйте нарушение нелинейности в обоих АЦП.

set_param([model '/ADC_1 at 1G SPS'],'jitter','off');
set_param([model '/ADC_2 at 1G SPS'],'jitter','off');
set_param([model '/ADC_1 at 1G SPS'],'nonlinearity','on');
set_param([model '/ADC_2 at 1G SPS'],'nonlinearity','on');

Спектр теперь показывает продукты IMD 3-го порядка вокруг двух тонов и гармонично связанных шпор вокруг 600 область МГц.

sim(model)

Несмотря на то, что нелинейные эффекты АЦП идентичны и создают точно такие же компоненты нечетного порядка, фактически происходит некоторая отмена терминов. Если включена только одна нелинейность, результирующий спектр хуже, чем когда оба АЦП являются нелинейными.

set_param([model '/ADC_2 at 1G SPS'],'nonlinearity','off');
sim(model)

Эффект квантования и насыщения

Удалите ухудшение линейности и активируйте квантование. Квантователь установлен в 9 биты, и уровень сигнала близок к полной шкале +/-1, который можно увидеть во входном временном диапазоне.

set_param([model '/ADC_1 at 1G SPS'],'nonlinearity','off');
set_param([model '/ADC_2 at 1G SPS'],'nonlinearity','off');
set_param([model '/ADC_1 at 1G SPS'],'quantization','on');
set_param([model '/ADC_2 at 1G SPS'],'quantization','on');

Спектр показывает увеличение уровня шума как эффект квантования.

sim(model)

Умножьте двухтональный тестовый сигнал на коэффициент 1,2. Увеличенная амплитуда насыщает каждый АЦП, создавая урезанный сигнал и грязный спектр.

set_param([model '/Two Tone Sine Wave'],'Amplitude','.5*1.2');
sim(model)

ENOB, SFDR и другие однотональные измерения

АЦП часто характеризуются их эффективным числом битов (ENoB), беспорочным динамическим диапазоном (SFDR) и другими подобными измерениями.

Эти величины получены из теста одиночного тона. Для изменения входного сигнала АЦП с источника двухтональной синусоидальной волны на источник однотональной синусоидальной волны и обратно дважды щелкните по переключателю ввода. В этом тесте используется одна синусоидальная волна с частотой 200 МГц.

set_param([model, '/Input Switch'], 'sw', '0');

Блок измерения переменного тока АЦП из Blockset™ смешанного сигнала измеряет задержку преобразования, SINAD (отношение сигнала к шуму и искажениям), SFDR, SNR (отношение сигнала к шуму), ENOB и уровень выходного шума АЦП.

set_param([model, '/ADC AC Measurement'], 'Commented', 'off');

Для каждого преобразования, выполняемого АЦП, этот блок должен иметь передний фронт на своем начальном и готовом портах. В этой модели они предоставляются 4 Генератор импульсов ГГц. Чтобы использовать блок измерения переменного тока АЦП в этой модели, раскомментируйте блок, щелкнув его правой кнопкой мыши и выбрав в меню пункт «Uncomment». Ожидаемый ENOB из динамического диапазона 2 и наименьшее значащее битовое значение (интервал квантования) 2^-8 является 9 биты.

sim(model);
disp(interleaved_adc_output)

           SNR: 316.1774
          SFDR: 58.7451
         SINAD: 58.7451
          ENOB: 9.4660
    NoiseFloor: -351.8345
      MaxDelay: 0
     MeanDelay: 0
      MinDelay: 0

Авторское право 2019 The MathWorks, Inc. Все права защищены.