实战上演：ADC测试中遇见的奇怪问题？

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结果不仅看起来很离奇，而且还很不一致。这种状态也符合我对该问题的最初猜测：因为时钟源被关闭或没有连接时钟源，转换器的输入采样时钟接收器自身发生振荡。如果连接时钟的电缆不连续或信号路径中的元件不太可靠，也有可能出现该状态。我说过，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。在此工作条件下您还可能会见到其他FFT结果，如图2所示：

图2. 不稳定时钟振荡的采样FFT结果。

在几乎所有应用中，您都需要采样时钟输入为 单频信号。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，都会导致采样时钟和模拟输入信号之间的预期关系失常。

造成这种情况的罪魁祸首是什么呢？高速ADC的采样时钟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，若没有施加差分信号，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时钟接收器发生振荡。在此情况下，产生的震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。当采样时钟频率随机变化时，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，您只需认识到这一点，并恢复预期时钟参考信号，即可继续测试。但是，如果您想要验证这个问题，请观察ADC的数据时钟输出(DCO)（注意该方法不适用于JESD204B的输出）。此信号通常是ADC采样时钟的一个延迟版， 或采样时钟的分频版（如果你使用任何可以抽取数据率的数字特性）。对于图1中的正常和异常FFT结果，相应的数据时钟输出如图3所示。

图3. 图1所示两种FFT情况对应的ADC数据时钟输出。

可以看到，其周期是变化的，这与我们预料的情况一致。当然，我明白为什么您在首次（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，试验台似乎是正常工作的，而测试结果却突然混乱。是ADC坏了？是数据采集发生了混淆？是软件已损坏？都不是，只是因为缺少一个信号源而已。