轉(zhuǎn)換器時鐘技術(shù)向高速數(shù)據(jù)時鐘發(fā)展

無線基礎(chǔ)設施、寬帶和儀器儀表應用通常需要高性能的時鐘電路，它們主要需要時鐘的器件是高速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器。這些系統(tǒng)的時鐘電路所需的幾個關(guān)鍵性能指標包括低相位噪聲和抖動、精確的頻率轉(zhuǎn)換和去抖動能力。高性能轉(zhuǎn)換器時鐘解決方案所體現(xiàn)的許多屬性可被有線網(wǎng)絡所用的時鐘解決方案延用。整個有線網(wǎng)絡對互操作性和可靠同步的需求也衍生出某些獨特的時鐘系統(tǒng)需求。希望這篇文章有助于對這兩個應用領(lǐng)域的時鐘技術(shù)需求進行對比和分析。

轉(zhuǎn)換器時鐘

基站收發(fā)器、寬帶調(diào)制解調(diào)器和高端儀器儀表通常需要具有高動態(tài)范圍和高采樣率的ADC和/或DAC。高動態(tài)范圍是為了將信號解析到所需的精度。高采樣率則是處理高帶寬信號所必需的。無論是無線電系統(tǒng)、調(diào)制解調(diào)器或者是測量儀器，對轉(zhuǎn)換器的要求將取決于整個系統(tǒng)的規(guī)格參數(shù)和架構(gòu)。該轉(zhuǎn)換器的采樣時鐘的頻譜純度往往會對實際達到的性能產(chǎn)生重大影響。

一個無線收發(fā)器電路的例子如圖1所示。除了為ADC和DAC提供時鐘，時鐘發(fā)生器還負責將時鐘信號分配到收發(fā)器卡上的其他幾個電路模塊。接下來我們將集中討論時鐘抖動和相位噪聲對ADC性能的影響。

圖1：收發(fā)器系統(tǒng)框圖。

無線電接收器中ADC的一個關(guān)鍵指標是信噪比(SNR)，它將影響到ADC在給定幅度范圍內(nèi)能夠達到的信號采樣精度。理想情況下，ADC應該能夠以很高的分辨率將非常小的模擬輸入信號轉(zhuǎn)換成精確的數(shù)字信號。按照無線電術(shù)語，ADC的SNR將決定最小可檢測信號(MDS)。

N位轉(zhuǎn)換器基于量化噪聲的理論SNR等于：

SNR = 6.02(N) + 1.8 db

因此，對于一個14位轉(zhuǎn)換器，其可以實現(xiàn)的最佳SNR大約為86db。

在IF采樣架構(gòu)中，如圖1所示框圖，對時鐘抖動的要求可以說非常嚴格。事實上，提供給ADC的時鐘的質(zhì)量常常是系統(tǒng)SNR性能的一個限制因素。這可以通過以下公式來理解。