時(shí)鐘抖動(dòng)時(shí)域分析（二）

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(xiàn)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 ~500 Hz。積分上限由帶通濾波器設(shè)定，其影響在相位噪聲曲線(xiàn)圖中清晰可見(jiàn)。超出曲線(xiàn)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(xiàn)。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 10 MHz，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)