時(shí)鐘抖動(dòng)時(shí)域分析(中)

引言

　　本系列文章共三個(gè)部分，第1部分重點(diǎn)介紹了如何準(zhǔn)確地估算某個(gè)時(shí)鐘源的抖動(dòng)，并將其與ADC的孔徑抖動(dòng)組合。在本文即第2部分中，這種組合抖動(dòng)將用于計(jì)算ADC的信噪比 (SNR)，之后將其與實(shí)際測(cè)量情況進(jìn)行比較。

　　濾波采樣時(shí)鐘測(cè)量

　　我們做了一個(gè)試驗(yàn)，目的是檢查測(cè)得時(shí)鐘相位噪聲與提取自ADC測(cè)得SNR的時(shí)鐘抖動(dòng)的匹配程度。如圖11所示，一個(gè)使用Toyocom 491.52-MHz VCXO的TI CDCE72010用于產(chǎn)生122.88-MHz采樣時(shí)鐘，同時(shí)我們利用Agilent的E5052A來(lái)對(duì)濾波相位噪聲輸出進(jìn)行測(cè)量。利用一個(gè)SNR主要受限于采樣時(shí)鐘抖動(dòng)的輸入頻率對(duì)兩種不同的TI數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器(ADS54RF63和ADS5483)進(jìn)行評(píng)估?？焖俑道锶~變換 (FFT) 的大小為131000點(diǎn)。

　　圖11 濾波后時(shí)鐘相關(guān)性測(cè)試裝置結(jié)構(gòu)

　　圖12所示曲線圖描述了濾波后CDCE72010 LVCMOS輸出的測(cè)得輸出相位噪聲。131000點(diǎn)的FFT大小將低積分帶寬設(shè)定為~500Hz。積分上限由帶通濾波器設(shè)定，其影響在相位噪聲曲線圖中清晰可見(jiàn)。超出曲線圖所示帶通濾波器限制的相位噪聲為E5052A的噪聲底限，不應(yīng)包括在抖動(dòng)計(jì)算中。濾波后相位噪聲輸出的積分帶來(lái)~90 fs的時(shí)鐘抖動(dòng)。

　　圖12 濾波后時(shí)鐘的測(cè)得相位噪聲

　　接下來(lái)，我們建立起了熱噪聲基線。我們直接從~35 fs抖動(dòng)的時(shí)鐘源生成器使用濾波后采樣時(shí)鐘對(duì)兩種ADC采樣，而CDCE72010被繞過(guò)了。將輸入頻率設(shè)定為10MHz，預(yù)計(jì)對(duì)時(shí)鐘抖動(dòng)SNR無(wú)影響。然后，通過(guò)增加輸入頻率至SNR主要為抖動(dòng)限制的頻率，確定每個(gè)ADC的孔徑抖動(dòng)。由于采樣時(shí)鐘抖動(dòng)遠(yuǎn)低于估計(jì)ADC孔徑抖動(dòng)，因此計(jì)算應(yīng)該非常準(zhǔn)確。另外還需注意，時(shí)鐘源的輸出振幅應(yīng)會(huì)增加(但沒(méi)有多到超出ADC的最大額定值)，從而升高時(shí)鐘信號(hào)的轉(zhuǎn)換率，直到SNR穩(wěn)定下來(lái)為止。

　　我們知道時(shí)鐘源生成器濾波后輸出的外部時(shí)鐘抖動(dòng)為~35 fs，因此我們可以利用測(cè)得的SNR結(jié)果，然后對(duì)第1部分(請(qǐng)參見(jiàn)參考文獻(xiàn)1)中的方程式1、2和3求解孔徑抖動(dòng)值，從而計(jì)算得到ADC孔徑抖動(dòng)，請(qǐng)參見(jiàn)下面的方程式4。表3列舉了每種ADC測(cè)得的SNR結(jié)果以及計(jì)算得孔徑抖動(dòng)。

　　表3 測(cè)得的SNR和計(jì)算得抖動(dòng)

　　利用ADC孔徑抖動(dòng)和CDCE72010的采樣時(shí)鐘抖