SFDR — динамический диапазон, свободный от паразитных составляющих

На спектре АЦП, кроме полезного сигнала, всегда торчат пики: гармоники, наводки, продукты нелинейности. SFDR говорит, насколько самый высокий из них ниже сигнала. Для радиоприёмников и анализаторов спектра это важнее суммарного шума: слабый сигнал рядом с пиком просто не отличить.

Обновлено 28 октября 2026 г.Редакция GAW

Содержание

дБc и дБFS
Чем SFDR отличается от THD и SINAD
Где это важно

SFDR (spurious-free dynamic range, динамический диапазон, свободный от паразитных составляющих) — отношение действующего значения сигнала к действующему значению наибольшей паразитной составляющей спектра, где бы она ни находилась (MT-003, с. 3). Самый высокий паразитный пик может быть гармоникой входного сигнала, а может и не быть.

дБc и дБFS

SFDR задают двумя способами (MT-003, с. 3–4, рис. 4):

Обозначение	Относительно чего	Когда удобно
дБc	фактической амплитуды сигнала (carrier)	сравнение при заданном уровне входа
дБFS	полной шкалы АЦП	оценка худшего случая независимо от уровня

Если сигнал ниже полной шкалы, значения различаются на эту разницу уровней. Сами децибелы здесь — отношение мощностей.

Чем SFDR отличается от THD и SINAD

Параметр	Что учитывает
THD	сумму гармоник
SINAD	шум и гармоники вместе
SFDR	только один наибольший паразитный пик

У MCP3008 при 1 кГц типовые значения THD −76 дБ, SFDR 78 дБ, SINAD 61 дБ, у 12-разрядного MCP3208 — −82, 86 и 72 дБ (разд. 1.0 даташитов DS20001295E и DS21298E). SFDR заметно выше SINAD: шум распределён по всей полосе, а отдельный пик возвышается над ним.

Где это важно

ADI называет SFDR важной характеристикой систем связи: он задаёт наименьший сигнал, который можно отличить от сильной помехи (MT-003, с. 3). Слабая станция, попавшая на частоту паразитного пика, теряется в нём, сколько ни усредняй. При дискретизации гармоники ещё и переносятся: они попадают на частоты |±K·fs ± n·fa| и могут оказаться прямо в полезной полосе (с. 2). В примере ADI с AD9444 на 80 млн отсч./с вход 95,111 МГц переносится на 15,111 МГц, все пять первых гармоник — алиасы, а SFDR составляет 89,03 дБc (рис. 5). Посмотреть такие пики на своём приборе можно режимом БПФ осциллографа.

Частые вопросы

Чем дБc отличается от дБFS в SFDR?

Точкой отсчёта. дБc — относительно фактической амплитуды сигнала (carrier), дБFS — относительно полной шкалы АЦП (MT-003, с. 3). Если сигнал на 1 дБ ниже полной шкалы, SFDR в дБFS на 1 дБ больше, чем в дБc. В даташите важно смотреть, какая единица указана.

SFDR — это то же, что THD?

Нет. THD складывает все гармоники, а SFDR смотрит только на одну, самую высокую паразитную составляющую — и она не обязательно гармоника: это может быть наводка или продукт нелинейности на любой частоте (MT-003, с. 3). У MCP3008 типовые THD −76 дБ и SFDR 78 дБ (DS20001295E, разд. 1.0).

Зачем SFDR, если есть SINAD?

SINAD усредняет: шум и все искажения в одном числе. В приёмнике важнее другое — сможет ли слабый сигнал выделиться рядом с одиночным паразитным пиком. ADI называет SFDR важной характеристикой систем связи именно потому, что он задаёт наименьший сигнал, различимый на фоне сильной помехи (MT-003, с. 3).

Источники

Analog Devices. MT-003 Tutorial: Understand SINAD, ENOB, SNR, THD, THD + N, and SFDR so You Don't Get Lost in the Noise Floor (Rev.A, 10/08) — с. 2, рис. 3: гармоники входной частоты после дискретизации попадают на частоты |±K·fs ± n·fa|, гармонические искажения обычно задают в дБc; с. 3: SFDR — отношение действующего значения сигнала к действующему значению наибольшей паразитной составляющей, где бы в спектре она ни была, она может быть или не быть гармоникой; важен в системах связи: определяет наименьший сигнал, который можно отличить от сильной помехи (blocker); задают относительно полной шкалы (дБFS) или фактической амплитуды сигнала (дБc); с. 4, рис. 4 — графическое определение; с. 4, рис. 5: AD9444, 14 бит, 80 млн отсч./с, вход 95,111 МГц переносится на 15,111 МГц, все гармоники — алиасы, SFDR 89,03 дБc, SNR 73,42 дБ
Microchip. MCP3004/3008: 2.7V 4-Channel/8-Channel 10-Bit A/D Converters with SPI Serial Interface (DS20001295E, 2022) — разд. 1.0, Electrical Characteristics (VDD = 5 В, 25 °C, 200 тыс. отсч./с): SFDR 78 дБ, THD −76 дБ, SINAD 61 дБ (типовые) при VIN 0,1–4,9 В на 1 кГц; рис. 2-26: SFDR от частоты входа
Microchip. MCP3204/3208 Data Sheet (DS21298E) — разд. 1.0, Electrical Characteristics: SFDR 86 дБ, THD −82 дБ, SINAD 72 дБ (типовые) при VIN 0,1–4,9 В на 1 кГц

Нашли ошибку?