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2022.04.12

Cosmo-Zのチャネル間クロストークの問題

Cosmo-Zは8ch 12~16bit 125MHzのADCボードですが、

Xtalk

チャネル間のクロストークがどのくらいあるのか調べてみました。

 

次の図は、Cosmo-ZのCH1にほぼフルスケールの100kHzの正弦波を入れて、CH1とCH2に出てくる波形をFFTしてみたものです。CH1に入れた信号強度が-0dBに対して、CH2に-90dB程度出てきているのが分かります。

Xtalk1

全部のチャネルがこのくらいのクロストークであれば問題ないのですが、CH5とCH6のクロストークが毎回大きいことがいままで気になっていました。CH5→CH6へのクロストークが-70dBほどあります。

Xtalk2

このような感じで、あるチャネルに入れた正弦波が他のチャネルにどのくらい漏れてくるかを調べてみたところ、次の表のようになりました。

Xtalk3

この表を見ると、CH5-CH6間が特に大きく、CH7-CH8間、CH5-CH4間がその次に大きいことが分かります。

CH5-CH6がいつも大きいので、当初はADCの中で結合しているのだろうと思っていたのですが、AD9633のクロストークはデータシート上は-89dB(25℃では-95dB)なので、基板上でクロストークしているのではないかと考えるようになってきました。また、CH5とCH4間でわずかではあるのですがクロストークが観測された(CH4とCH5は別のADC)ので、基板上でクロストークしている可能性が強く疑われるようになりました。

また、AD9633のデータシートではクロストークを改善するために、CH1-CH2間、CH3-CH4間の差動配線間にGNDのビアを打てと書いてありました。これは、CH1-CH2、CH3-CH4間の配線が隣り合っているからなのですが、今から基板を変更するわけにはいかないので、この配線間にGNDに接続した細い配線を置いてみましたが特に変わりはありませんでした。

Xtalk4

 

さて、このクロストークの特性について詳しく調べてみると、漏れてくる信号は2倍高調波・3倍高調波も見えているということと、周波数に依存しないということがわかってきました。つまり、100kHzでのクロストークも10MHzでのクロストークも、1kHzのクロストークも、-70dBなら-70dBでほとんど変わらないのです。

ということは、寄生コンデンサ的な電界の結合や、配線が平行するなどのコイル的な磁界的な結合ではない、と推測されるわけです。

 

 

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