質問:
一定の電力で CW トーンを出力するために信号発生器を設定しようとしています。私の計算では、A/Dコンバータ（ADC）に-1 dBFS の信号が供給されるはずでした。しかし、実際は -15 dBFS でした！誰が私の dB を全部食べてしまったのでしょうか？
回答:
多くの場合、ADCの性能は -1 dBFS で仕様が規定されています。一部のデータシートでは、フルスケールより0.5 dB 低い信号で歪みが規定されています。1 dBであれ、0.5 dBであれ、フルスケールより低くするのは、フルスケール（0 dBFS）で ADC に入力した場合の信号のクリッピングを防ぐためです。ベンチトップ型 RF 信号発生器は通常、信号を dBm で出力します。1.7 V p-p フルスケールの ADC で -1 dBFS を実現するために必要な信号レベルはわずか 7.6 dBm です（リファレンス・インピーダンスが50 Ω の場合）。しかし、そうすると、ADC のシングル・トーン FFT 出力は -6.7 dBFS を示します。誰かが dBを全部食べているのでしょうか？
答えはすぐ目の前に... つまり、ADC にあります。原因は、ADC のフロント・エンド回路です。では、A/DコンバータAD9680のデフォルトのフロント・エンド回路を詳しく見てみましょう。
広帯域バラン BAL-0006SMGはシングル・エンドから差動への変換を行います。BAL-0006SMG のデータシートを見ると、全体で 6 dB の挿入損失が生じることが分かります。バランに続くマッチング回路（Rs および RSH）で、さらに6 dB の損失が生じます。このマッチング回路は、バラン出力を広帯域にマッチングさせるために必要です。ADCの前の直列抵抗（RkB）でも、少量の挿入損失が生じます。この抵抗により、ADC のサンプル&ホールド段からのキックバックが低減し、3 次高調波の性能が向上します。
では、ADC で -1 dBFS 信号を得るには、信号発生器からどれだけの電力が必要か確認するため、ADC の外側を見てみましょう。計算には 50 Ω のリファレンス・インピーダンスを使用します。初期値のフルスケール・レベルが1.7 V p-p の場合、‒1 dBFS 信号は 1.515 V p-p になります。10 Ω 抵抗での損失は非常に小さいので、この値は終端回路からの電圧と考えられます。バラン終端回路の損失は 6 dB あるので、バランの各端子での振幅は 1.515 Vの約 2 倍になるはずです。その結果、シングル・エンド入力は約 3.03 V p-p になります。従って、信号発生器は約3.03 V、すなわち約 14 dBm に相当する信号を提供する必要があります。ただし、これには帯域通過フィルタまたはコネクタ・ケーブルによる挿入損失は含まれません。では、図 1 に注釈を加えた図 2 を見てみましょう。
もう一度質問に戻ると、ADC の前に信号発生器以外何も接続されていない場合であれば、ADC で -1 dBFS 信号を得るためには 7.6 dBm 信号が必要になるという前提は正しいことになります。では、バランを投入してみましょう。その他の部品（広帯域バラン、マッチング回路、キックバック制御など）もあり、これら全ての部品が挿入損失の要因となり、信号は減衰して-6.7 dBFSになります。つまり、「dB を全部食べたのはフロント・エンドである」ということです。計算は決して間違いません。
役に立つ数式：
この式で、VIN は入力電圧、VFS はフルスケール電圧
Vrms は rms 電圧、V p-p はピーク to ピーク電圧
この式で、PdBm はdBm単位で表した信号発生器の電力、Vrms は rms 電圧、R はシステム・インピーダンス（この場合は 50 Ω）、P0 は 1 mWです。
