• <span id="msphm"><blockquote id="msphm"></blockquote></span>
  • <span id="msphm"><sup id="msphm"></sup></span>
      <ol id="msphm"></ol>

      當前位置:主頁 > 公司新聞 > 公司新聞

      產品導航

      服務支持

      及時為您解答疑惑解決產品疑問請撥打咨詢熱線
      咨詢熱線:

      400-845-0788

      021-60778788

      售后服務:

      周 經 理

      13601920788

      在線客服:
      為您提供全方位的服務方案
      公司新聞

      變壓器測試儀的輸入失衡對ADC性能造成的影響探

      來源:admin ??發布時間:2018-07-31 16:06


      變壓器測試儀的輸入失衡對ADC性能造成的影響探

      變壓器測試儀的輸入失衡對ADC性能造成的影響(influence)探討及電路改進
      變壓器(Transformer)測試(TestMeasure)儀用于信號隔離,并且將單端信號轉換成差分信號。當在高速模數轉換器(ADC)前端電路中使用變壓器測試儀時常常忽略的一個問題(Emerson)是變壓器測試儀絕非理想器件。任何由變壓器測試儀引起的輸入失衡都會使輸入的正弦信號變成非理想的正弦信號波形傳送給ADC的輸入端,從而導致(cause)ADC的總體性能不如其它方式耦合(Coupling)到ADC的性能。本文討論了變壓器測試儀的輸入失衡對ADC性能造成的影響,并且提供了實現改進電路的實例。
      關于變壓器測試儀
      許多制造商提供的多種多樣的型號給變壓(氣壓變量)器測試儀選擇造成混亂。規定(guī dìng)性能的供應商所采用的不同方法將問題復雜化;它們通常在選擇和定義他們規定的參數方面都不相同。
      當選擇(xuanze)一個驅動具體ADC的變壓器(Transformer)測試儀時應該考慮的幾個關鍵參數是插入損耗、回波損耗、幅度失衡和相位失衡。其中插入損耗表征變壓器測試儀的帶寬能力?;夭〒p耗用于允許用戶設計匹配變壓器測試儀在某個特定頻率(specific frequency)或頻段響應的終端——特別在使用匝數比大于1的變壓器測試儀時尤為重要。這里我們集中考慮幅度失衡和相位失衡,以及它們如何影響寬帶應用中ADC的性能。
      理論分析
      即使達到某種寬帶額定值,變壓器測試儀單端輸入的原級和差分輸出的次級之間的耦合雖然是線性的,但是也會引入幅度失衡和相位失衡。當這些失衡的信號施加到ADC(或其它差分輸入器件)時,將加重轉換信號(或處理信號)的偶數次失真。雖然這些失衡在低頻段對高速ADC引起的附加失真通??梢院雎?,但是在頻率大約達到100 MHz的高頻段變得尤為嚴重。首先讓我們考察一下差分輸入信號的幅度和相位失衡(特別是二次諧波失真)如何影響ADC的性能。

        

        
      圖1:使用變壓器測試儀耦合的ADC前端簡化框圖
      假設變壓器測試儀的輸入是x(t)。它將被轉換為一對信號,x1(t)和x2(t)。如果x(t)是正弦信號 ,則差分輸出信號x1(t)和x2(t)形式如下:
      x1(t)= k1 sin(ωt)
        (1)
      x2(t)= k2 sin(ωt-180°+φ)= -k2 sin(ωt+φ)
      ADC的仿真模型為一種對稱的三階傳遞(transmission)函數:
      h(t)=a0 +a1x(t)+a2x2 (t)+a3x3 (t)
        (2)

      y(t)=h(x1(t))-h(x2(t))
        (3)
      y(t)=a1[x1(t)- x2(t)]+a2[x12(t)- x22(t)]+ a3[x13(t)- x23(t)]
      理想情況——無失衡
      當x1(t)和x2(t)處于理想情況下完全平衡時,它們具有相同的幅度(k1=k2=k),并且相位差嚴格地相差1800。即
      x1(t)=ksin(ωt)
        (4)
      x2(t)=-ksin(ωt)
      y(t) = 2a1ksin(ωt)+ 2a3k3sin3(ωt)
        (5)
      利用三角函數冪指數公式并且整理相同頻率項:
      這是差分電路的常見的結果:可以消除理想信號的偶次諧波,而不能消除奇次諧波。
      幅度失衡
      現在假設兩個輸入信號具有幅度失衡,但沒有相位失衡。在這種情況下,k1≠k2, 并且φ=0。
      x1(t)= k1 sin(ωt)
        (7)
      x2(t)=-k2 sin(ωt)
      將公式7帶入公式3,并且再次利用三角函數冪指數公式:
      我們從公式8中可以看出,這種情況下的二次諧波與幅度值k1和k2的平方差成正比,即
      二次諧波∝k12-k22
        (9)
      相位失衡
      現在假設兩個輸入信號它們之間具有相位失衡,但沒有幅度失衡。那么k1=k2, 并且φ≠0。
      x1(t)= k1 sin(ωt)
        (10)
      x2(t)=-k1 sin(ωt+φ)
      將公式10帶入公式3并且化簡。變壓器測試儀是一種非常適合現場準確測量變壓器 容量和型式的多功能儀表,可在現場使用儀器內置電源準確測量油侵式、干式、特種變壓器等各種類型變壓器的容量、型式和負載損耗,使用時可任意輸入變壓器一、二次電壓值,30KVA以上的變壓器均能實現空載損耗、負載損耗等各種特性參數。儀器體積小、重量輕至2.5kg,接線簡單、操作方便、測量準確、穩定性好。變壓器繞組變形測試儀主要是通過檢測變壓器各個繞組的幅頻響應特性,并對檢測結果進行縱向或橫向比較,根據幅頻響應特性的變化程度,判斷變壓器可能發生的繞組變形。變壓器空負載測試儀能同時測量單相或三相電力變壓器的交流電壓有效值,電壓平均值、有效值、有功功率、功率因素和頻率等電量參數,測量精度為0.1級,智能化、專業化設計、適用于電力變壓器空載、負載、感應等試驗的測試。
      從公式11,我們可以看出二次諧波的幅度與幅度值k平方成正比。
      二次諧波∝k12
        (12)
      結果討論
      比較公式9和公式12可以看出,二次諧波的幅度受相位失衡的影響比受幅度失衡的影響大。對于相位失衡,二次諧波與k1的平方成正比,而對于幅度失衡,二次諧波與k1和k2的平方差成正比。由于k1和k2幾乎相等,因此該差值很小。
      為了測試這些上述理論計算的有效性,我們為上述模型編寫了MATLAB代碼以定量和圖解說明幅度和相位失衡對采用變壓(氣壓變量)器測試儀輸入的高性能ADC諧波失真的影響(見附錄A)。該模型包括(bāo kuò)附加的高斯分布白噪聲。
      MATLAB模型中采用的系數ai用于AD9445高性能125 MSPS 16 bit ADC。圖2所示的前端配置中的AD9445用來產生圖3所示的快速傅立葉變換(FFT)系數。

        

        
      圖2:采用變壓器測試儀耦合AD9445的前端配置

        

        
      圖3:AD9445的典型FFT曲線,125 MSPHOTOSHOP,IF = 170 MHz
      這里的本底噪聲、二次諧波和三次諧波反映了ADC和前端電路的復合性能。我們利用這些測量結果計算ADC的失真系數(a2和a3)和噪聲,以及在170 MHz輸入頻率(frequency),標準
        1:1阻抗比率變壓器測試儀條件下產生的0.0607 dB的幅度失衡和14o的相位失衡。
      將這些系數帶入公式8和公式11以計算y(t),而幅度失衡和相位失衡則分別在0 V~1 V和0o~50o(在1 MHz~1000 MHz范圍內典型變壓器測試儀的失衡范圍)之間變化,并且觀察它們對二次諧波的影響。圖4和圖5示出其仿真(simulation)結果。

        

        
      圖4:諧波與幅度失衡的關系曲線

        

        
      圖5:諧波與相位失衡的關系曲線
        圖4和圖5示出(a)三次諧波對于幅度失衡和相位失衡相對不敏感,(b)二次諧波對于相位失衡比幅度失衡惡化得快。因此,為了改善ADC的性能,需要改進引起相位失衡的變壓器(Transformer)測試儀配置。圖6和圖7示出兩種可行的配置,第一種是雙不平衡變壓器測試儀,第二種是雙變壓器測試儀。

        

        
      圖6:雙不平衡變壓器(Transformer)測試儀

        

        
      圖7:雙變壓器測試儀配置
      我們使用專用特性鑒定板上的向量網絡分析(Analyse)器比較這兩種配置的失衡。圖8和圖9比較了使用單變壓器測試儀情況(Condition)下這兩種配置的幅度和相位失衡。

        

        
      圖8:1 MHz~1000 MHz的幅度失衡

        

        
      圖9:1 MHz~1000 MHz的相位失衡
      上圖清楚地表明雙變壓(氣壓變量)器(Transformer)測試儀配置以稍微降低幅度失衡為代價改善了相位失衡。因此,利用以上分析(Analyse)結果很明顯地看出可利用雙變壓器測試儀配置來提高性能。使用單變壓器測試儀輸入(圖10)和雙不平衡變壓器測試儀輸入(圖11)的AD9445的FFT曲線表明情況確實是這樣的;從圖中可看出300 MHz中頻(IF)信號的SFDR改善了+10 dB。

        

        
      圖10:單變壓器測試儀輸入的AD9445 FFT曲線,125 MSPS,IF = 300 MHz

        

        
      圖11:雙不平衡變壓器測試(TestMeasure)儀耦合的AD9445 FFT曲線,125 MSPHOTOSHOP,IF = 300 MHz
      這是否意味著為了達到好的性能,我們必須在ADC的前端電路采用兩個變壓器測試儀或者兩個不平衡變壓器測試儀分析結果表明使用具有很小相位失衡的變壓器測試儀是必不可少的。在下面的兩個實例中(圖12和圖13),使用兩個不同的單變壓器測試儀來驅動AD9238的170 MHz IF輸入信號。這兩個實例表明當使用在高頻段改進相位失衡的變壓器測試儀驅動ADC時可將二次諧波改善29 dB。

        

        
      圖12:單變壓(氣壓變量)器測試儀耦合的AD9328 FFT曲線,62 MSPHOTOSHOP, IF = 170 MHz @ –0.5 dBFS, 二次諧波 = –51.02 dBc

        

        
      圖13:單變壓器測試儀耦合AD9328 的FFT曲線,62 MSPS, IF = 170 MHz @ –0.5 dBFS, 二次諧波 = –80.56 dBc
      結束語
      當變壓器測試儀用作高IF輸入(>100 MHz)的處理器(例如AD
        C、DAC和放大器)時,變壓器測試(TestMeasure)儀的相位失衡會加重二次諧波失真。然而,通過使用一對變壓器測試儀或者不平衡變壓器測試儀以增加變壓器測試儀和額外的PCB面積為代價很容易得到顯著的改善。
      如果設計帶寬非常小并且選擇了合適的變壓器測試儀,那么單變壓器測試儀設計能夠達到足夠的性能。然而,它們需要有限的帶寬匹配,并且可能成本很高或體積很大。
      在任何情況下,為任何給定的應用選擇最佳的變壓器測試儀需要對變壓器測試儀技術指標詳細了解。其中相位失衡對于高IF輸入(>100 MHz)尤為重要。即使相位失衡在產品使用說明中沒有規定,但大部分變壓器測試儀制造商都應根據要求提供相位失衡信息。如果需要巡查或者沒有提供相位失衡信息時,可以使用網絡分析器來測量變壓器測試儀的失衡。



      上海美端電氣有限公司???? 備案號:滬ICP備18024852-7號 ???? 免費咨詢電話:400-845-0788

      公司地址:上海市嘉定區楊林路709號 ???? ???電話:021-60778788?

      聯系人:周 經 理 ?(13601920788)??????????QQ:3450958

      小姐一晚多少钱