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

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

轉(zhuǎn)換器時(shí)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(dòng)態(tài)范圍和高采樣率的ADC和/或DAC。高動(dòng)態(tài)范圍是為了將信號(hào)解析到所需的精度。高采樣率則是處理高帶寬信號(hào)所必需的。無(wú)論是無(wú)線電系統(tǒng)、調(diào)制解調(diào)器或者是測(cè)量?jī)x器，對(duì)轉(zhuǎn)換器的要求將取決于整個(gè)系統(tǒng)的規(guī)格參數(shù)和架構(gòu)。該轉(zhuǎn)換器的采樣時(shí)鐘的頻譜純度往往會(huì)對(duì)實(shí)際達(dá)到的性能產(chǎn)生重大影響。

一個(gè)無(wú)線收發(fā)器電路的例子如圖1所示。除了為ADC和DAC提供時(shí)鐘，時(shí)鐘發(fā)生器還負(fù)責(zé)將時(shí)鐘信號(hào)分配到收發(fā)器卡上的其他幾個(gè)電路模塊。接下來(lái)我們將集中討論時(shí)鐘抖動(dòng)和相位噪聲對(duì)ADC性能的影響。

圖1：收發(fā)器系統(tǒng)框圖。

無(wú)線電接收器中ADC的一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)是信噪比(SNR)，它將影響到ADC在給定幅度范圍內(nèi)能夠達(dá)到的信號(hào)采樣精度。理想情況下，ADC應(yīng)該能夠以很高的分辨率將非常小的模擬輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成精確的數(shù)字信號(hào)。按照無(wú)線電術(shù)語(yǔ)，ADC的SNR將決定最小可檢測(cè)信號(hào)(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(duì)于一個(gè)14位轉(zhuǎn)換器，其可以實(shí)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(duì)時(shí)鐘抖動(dòng)的要求可以說(shuō)非常嚴(yán)格。事實(shí)上，提供給ADC的時(shí)鐘的質(zhì)量常常是系統(tǒng)SNR性能的一個(gè)限制因素。這可以通過(guò)以下公式來(lái)理解。