技術(shù)分析：時鐘寬帶GSPS JESD204B ADC

　　通過將每個1 Hz偏移點(diǎn)相加來嘗試計算準(zhǔn)確的抖動不太實(shí)用。 因此，通過以端點(diǎn)之間的dB/十倍頻程值得到每個十倍頻程各自的相位噪聲斜率，可得出非常接近的均方根抖動。 理想情況下，寬帶相位噪聲會綜合為一個較大的偏移，該偏移等于采樣頻率。 但是，要確保實(shí)例計算有界，我們可以在典型有線應(yīng)用中計算均方根抖動。 我們來看看圖6中的相位噪聲曲線，計算983 MHz載波的10 kHz到20 MHz偏移內(nèi)的抖動。

　　圖6

　　可將從圖5中得出的相位噪聲十倍頻程分段曲線細(xì)分為三個分段，以計算983 MHz頻率載波的10 kHz到20 MHz偏移之間的均方根抖動。

　　總均方根抖動是兩個目標(biāo)頻點(diǎn)之間的曲線下方區(qū)域的和。 這種情況下，估計區(qū)域顯示在標(biāo)記為A、B和C的三個分段中。每個分段端點(diǎn)之間的相位噪聲曲線斜率可輕松估計出，隨后將用于進(jìn)行計算。 整個相位噪聲頻譜L(f)上的周期抖動JPER之間的關(guān)系如下所示：

　　(f2 – f1)之間的特定頻段內(nèi)的RMS JPER可由下式計算出：

　　L(f)的頻率軸為對數(shù)標(biāo)尺時，可使用分段函數(shù)估計出相位噪聲。 因此，L(f)可改寫為：

　　其中，K-1是分段函數(shù)中的分段數(shù)，b是十倍頻程起始頻率的相位噪聲大小，a是單位為dB/十倍頻程的估計斜率，U(f)是階梯函數(shù)。

　　如果我們將公式3中的L(f)代入公式2，便可以得到：

　　然后便可使用圖6曲線的每個分段的值計算出均方根抖動，其中fc = 983 MHz：

　　A： a = –3.44 dB/十倍頻程，起始頻率為f = 10 kHz、b = –116.91 dBc/Hz

　　B： a = –9.75 dB/十倍頻程，起始頻率為f = 100 kHz、b = –120.35 dBc/Hz

　　C： a = –18.58 dB/十倍頻程，起始頻率為f = 1 MHz、b = –130.1 dBc/Hz

　　RMS JPER = 151 fs

　　最新的GSPS ADC使用JESD204B串行輸出代替LVDS輸出的多路復(fù)用器組。 時鐘解決方案還能如何使用JESD204B將系統(tǒng)內(nèi)的多個ADC對齊到單個樣本?

　　多通道低抖動GHZ時鐘解決方案可將系統(tǒng)基準(zhǔn)時序信號與稱為SYSREF的信號在JESD204B規(guī)格內(nèi)定義的相應(yīng)時鐘輸出配對。 SYSREF信號是系統(tǒng)內(nèi)使用的JESD204B鏈路的絕對時序基準(zhǔn)信號。 多個儀器、傳感器陣列和雷達(dá)系統(tǒng)都需要將多個同步ADC(2、4、8、16 … 100s)的時間對齊到盡可能少的樣本范圍內(nèi)。 對于此類應(yīng)用，時鐘解決方案的時序靈活性對去偏斜和對齊SYSREF信號到每個相應(yīng)的ADC時鐘非常重要。

　　圖7

　　多時鐘輸出配對在與彼此相關(guān)的相位及其關(guān)聯(lián)的輔助SYSREF信號中可能會偏斜。 粗調(diào)和精調(diào)時序可使時鐘和SYSREF在一系列ADC中同步。

　　具有16個ADC的系統(tǒng)可能需要四個獨(dú)立的采集板，每塊板使用四個ADC，并且通過電氣背板直接連接在一起。 根據(jù)其相對于彼此的空間位置和走線之間的交點(diǎn)，每個ADC可在不同的時間看到關(guān)聯(lián)的采樣時鐘邊沿時刻。

　　在某些情況下，時鐘和關(guān)聯(lián)SYSREF需要對齊到各ADC的同一時間點(diǎn)。 在其他系統(tǒng)中，時鐘相位需要刻意不對齊，以考慮一系列ADC之間的輸入信號相位差異。 對于兩個或四個ADC的交叉，時鐘可能需要顛倒或針對特定90°增量調(diào)整相位。 無論如何，JESD204B時鐘解決方案均可在每個ADC時鐘和SYSREF配對之間提供獨(dú)立的偏斜能力，以發(fā)揮采集系統(tǒng)的作用。

　　圖8

　　對于JESD204B ADC和DAC，新的時鐘芯片解決方案能夠?qū)⒍鄠€輸出對齊到一個單次或周期性SYSREF信號。 此功能可消除由ADC采集時間和時鐘源之間的空間時鐘路由延遲產(chǎn)生的傳播時間差異。

　　GSPS ADC提供哪些時鐘解決方案?

　　GHz時鐘解決方案的相位噪聲或時域抖動是為GSPS ADC選擇時鐘源時考慮的主要性能因素。 對于需要大量ADC的采集系統(tǒng)，最佳的時鐘解決方案還需要提供大量輸出通道以實(shí)現(xiàn)其各自的編碼速率。 一個次要性能因素是在JESD204B鏈路內(nèi)使用系統(tǒng)基準(zhǔn)參數(shù)時的同步能力，此能力可進(jìn)一步增強(qiáng)時鐘系統(tǒng)的各項(xiàng)功能。

　　AD9525提供七個均方根抖動僅為50 fs的3.3 GHz輸出時鐘配對，以及在JESD204B接口的框架內(nèi)部可用作SYSREF專用同步輸出。

　　AD9528不僅提供七個1 GHz輸出時鐘配對，而且提供輔助SYSREF信號，這些信號的每個時鐘配對均可去偏斜，以在單個采樣對齊脈沖內(nèi)對齊相應(yīng)的ADC。

　　HMC7044是一款高性能的3 GHz 14輸出抖動衰減器，附帶JESD204B SYSREF支持。

　　結(jié)論

　　最新高帶寬和寬帶ADC的編碼時鐘相位噪聲和抖動的幅度需要逐漸減小。 盡管可選用許多時鐘解決方案與這些高頻ADC一同使用，但那些目標(biāo)帶寬具有極低相位噪聲并且能夠同步許多ADC的解決方案才是最佳的解決方案。

　　典型時鐘解決方案的相位噪聲曲線可轉(zhuǎn)換成時域，以確定均方根抖動和對ADC動態(tài)范圍的潛在影響。 高級時鐘解決方案的另一個優(yōu)點(diǎn)具有能夠在JESD204B框架內(nèi)對時鐘信號配對去偏斜的獨(dú)特SYSREF。 為GSPS ADC選擇的關(guān)鍵輔助時鐘元件可能會維持或降低ADC的性能，具體取決于目標(biāo)采集信號頻率。