ADC测试出现奇怪的FFT结果

当采用ADC来进行测试时，一开始非常顺利，但后来，却突然得到一些奇怪的FFT结果。这究竟是怎么回事呢？

问：当我采用你们的ADC来进行测试时，一开始非常顺利，但后来，却突然得到一些奇怪的FFT结果。这究竟是怎么回事呢？

最近我收到客户询问以上这个问题，而且很快地就将其解决了。下面的FFT结果展示了这位设计工程师的问题：

图1：AD9684 ADC采样的正常和异常FFT结果，采样条件：500 MSPS，170.3 MHz，AIN=–1 dBFS。

根据客户的报告，这些FFT结果不仅看起来非常离奇，而且还很不一致。这种状态也符合我对该问题的最初猜测：因为频率源被关闭或没有连接频率源，转换器的输入采样频率接收器自身发生振荡。如果连接频率的电缆不连续或讯号路径中的组件不太可靠，也有可能出现该状态。我在前面曾经提到，这个问题很快就得到了解决，因为类似的结果我已见过许多次。在此工作条件下，你还可能会见到其他FFT结果，如图2所示：

图2：不稳定频率振荡的采样FFT结果。

几乎在所有应用中，你都需要采样频率输入为单频讯号。观察频域部分可以发现，因相位或热噪声、频率不稳或无用频率成分而引起的任何变化，都会导致采样频率和模拟输入讯号之间的预期关系失常。但造成这种情况的罪魁祸首是什么呢？

高速ADC的采样频率输入通常是具有相同共模偏置的差分输入，并且接收器具有很高的增益。因此，若没有施加差分讯号，则这些输入都处于相同的偏置电压下，任何非共模噪声都会导致采样频率接收器发生振荡。在此情况下，产生的振荡将不是单纯的频率(如果是，则属于一种较理想的特性)。该频率将会随机变化。当采样频率频率随机变化时，模拟输入的能量将分布于奈奎斯特带宽频域。

大多数情况下，你只需认识到这一点，并恢复预期频率参考讯号，即可继续测试。但是，如果你想要验证这个问题，请观察ADC的数据频率输出(DCO)──请注意该方法不适用于JESD204B的输出。此讯号通常是ADC采样频率的一个延迟版、或是采样频率的分频版──如果你运用了任何可以提取数据率的数字特性。对于图1中的正常和异常FFT结果，相对应的数据频率输出如图3所示。

图3：图1所示两种FFT情况对应的ADC数据频率输出。

从这里可以看到，其周期是变化的，这与我们预料的情况一致。当然，我明白为什么你在第一次(甚至是最初几次)碰到这种问题时没有认识到此原因。因为从面板数值来看，试验台似乎是正常运作的，而测试结果却突然混乱。那么，是ADC坏了？还是数据采集发生了混淆？或是软件已损坏了呢？答案都不是，事实上只是因为缺少一个讯号源而已。