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

這個(gè)公式定義了采樣時(shí)鐘的寬帶抖動(dòng)與ADC在某一給定模擬輸入頻率抖動(dòng)情況下可以達(dá)到的最大SNR之間的關(guān)系。舉例來(lái)說(shuō)，如果采樣時(shí)鐘的寬帶抖動(dòng)為275fs ，對(duì)170MHz的中頻信號(hào)采樣時(shí)，SNR基本上不會(huì)高于70.65db。

實(shí)際上，ADC內(nèi)的其他噪聲機(jī)制通常會(huì)將SNR值限制在低于理論水平或量化噪聲(公式1) 。這一內(nèi)部噪聲是由于模擬信號(hào)路徑和采樣時(shí)鐘路徑中的器件熱噪聲而引起的。采樣時(shí)鐘路徑中的器件噪聲有效地轉(zhuǎn)換為相位調(diào)制噪聲，又稱(chēng)為孔徑抖動(dòng)。這種行為就像外部時(shí)鐘上的抖動(dòng)，遵循公式2 ，孔徑抖動(dòng)(taperture-jitter)代替時(shí)鐘抖動(dòng)(tclock-jitter)。由公式2可以看出，隨著采樣的IF頻率(fanalog)增加，SNR下降。

外部時(shí)鐘的頻譜純度與ADC可實(shí)現(xiàn)的SNR之間的關(guān)系，可以通過(guò)以下一組實(shí)驗(yàn)室測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行表述。圖2顯示了14位ADC采樣170MHz中頻信號(hào)的FFT波形。在這種情況下所用的外部時(shí)鐘是源自頻譜純凈的Wenzel實(shí)驗(yàn)室參考振蕩器，驅(qū)動(dòng)著帶高壓擺率輸出信號(hào)的低抖動(dòng)矩形波整形電路。測(cè)量的意圖是盡量減少時(shí)鐘的影響，并確定由于ADC效應(yīng)所達(dá)到的SNR。由此產(chǎn)生的相對(duì)滿(mǎn)量程輸入信號(hào)的SNR測(cè)量數(shù)據(jù)，在圖中標(biāo)示為SNRFS，是76db。這與ADC數(shù)據(jù)手冊(cè)1是一致的。Wenzel實(shí)驗(yàn)室參考振蕩器的確會(huì)對(duì)SNR有一定影響，但所測(cè)的SNR主要是受ADC量化噪聲和內(nèi)部ADC孔徑抖動(dòng)的共同影響。

圖2：14位ADC的FFT波形。模擬輸入頻率= 170MHZ，時(shí)鐘頻率= 122.88MHz。SNRFS =76db。

現(xiàn)在，我們將使用一個(gè)適合實(shí)際收發(fā)卡時(shí)鐘應(yīng)用的內(nèi)置VCO的時(shí)鐘IC。為了估算這一時(shí)鐘信號(hào)對(duì)ADC性能產(chǎn)生的影響，我們可以先測(cè)量時(shí)鐘電路的相位噪聲。其相位噪聲曲線(xiàn)如圖3所示。

圖3 ：時(shí)鐘IC在122.88MHz下的相位噪聲

在給定的頻率范圍內(nèi)，我們可以使用下列公式來(lái)將相位噪聲轉(zhuǎn)換成時(shí)間抖動(dòng)。

該公式本質(zhì)上是對(duì)相位誤差在目標(biāo)頻率范圍內(nèi)進(jìn)行積分并從一個(gè)相對(duì)2π的積分弧度誤差轉(zhuǎn)換成均方根時(shí)間誤差。

將圖3的相位噪聲數(shù)據(jù)代入公式3，在50kHz至61MHz的頻率范圍內(nèi)，會(huì)得出230fs的抖動(dòng)值。50kHz至61MHz頻率范圍是用來(lái)對(duì)應(yīng)有效的FFT測(cè)量范圍，后者將用于檢驗(yàn)抖動(dòng)對(duì)所測(cè)SNR的影響的估算是否準(zhǔn)確。低至50kHz是源于FFT的有效二進(jìn)制間距，高至61MHz是奈奎斯特頻率。將得出的230fs抖動(dòng)代入公式1則得出72.2db的SNR值。