Как правило, четные гармоники появляются вследствие рассогласований в сигнальной цепи. Гармоники нечетных порядков обусловлены нелинейностью компонентов или напряжения смещения.

Согласование

Рассогласование синфазного напряжения (см. рис. 1) может возникнуть в случае, когда допуски на R_G и R_F слишком велики. Любое несоответствие приведет к появлению разности в точках V_ACM. Это в свою очередь приведет к изменению выходных сигналов и появлению в спектре искажений второго порядка.

Рис. 1. Рассогласование синфазного напряжения из-за большого допуска на резисторы R_F и R_G

Для предотвращения данного эффекта необходимо подбирать компоненты с очень низким отклонением (менее 1%). Это особенно важно, если используются многокаскадные фильтры. Чем больше элементов, тем больше отклонение и тем сложнее согласовать схему. Особенно это касается дросселей, которые, как известно, могут иметь очень большие допуски. Не менее важно следить за качеством контактов, т.к. плохие соединения могут служить источником рассогласования.

Симметрия

Еще один момент, на который следует обратить внимание, это расположение компонентов на плате. Рекомендуется изготавливать симметричные сигнальные цепи, иначе есть вероятность появления искажений второго порядка. Фильтры и промежуточные каскады также рекомендуется выполнять симметрично, особенно если используется высокая промежуточная частота.

Чувствительность АЦП к рассогласованию

Ни в одной схеме невозможно добиться идеального согласования цепей. Важно, чтобы имеющаяся разница не приводила к ошибкам в работе АЦП.

Если соединить два независимых источника сигнала, можно изменять фазу на несколько градусов, чтобы оценить чувствительность АЦП к рассогласованию. Данный подход позволяет не только оценить качество работы преобразователя на всем частотном диапазоне, но и понять, насколько точно можно согласовать схему за счет расположения элементов.

По мере роста частоты в определенный момент неизбежно возникает разность фаз. Чем она больше, тем больше возникает четных гармоник. В результате эксперимента была получена зависимость, изображенная на рисунке 2.

Рис. 2. Зависимость мощности гармонических составляющих (в дБс) от девиации разности фаз (в градусах)

Видно, что рассогласование фаз на 3° приводит к ухудшению точности АЦП на 5 дБ. Искажения третьего порядка практически не увеличиваются по мере роста частоты.