時域時鐘抖動分析(上)
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時鐘鏈(振蕩器、時鐘緩沖器或 PLL)中器件的輸出抖動一般規(guī)定在某個頻率范圍內(nèi)，該頻率通常偏離于基本時鐘頻率 10 kHz 到 20 MHz(單位也可以是微微秒或者繪制成相位噪聲圖)，可以將其整合到一起獲取抖動信息。但是，低端的 10kHz 和高端的 20MHz 有時并非正確的使用邊界，因為它們調(diào)試依賴于其他系統(tǒng)參數(shù)，我們將在后面進行詳細介紹。圖 6 描述了設置正確整合限制的重要性，圖中的相位噪聲圖以其每十倍頻抖動內(nèi)容覆蓋。我們可以看到，如果將下限設定為 100-Hz 或 10kHz 偏移，則產(chǎn)生的抖動便極為不同。同樣地，例如，設置上整合限制為 10 或 20MHz，可得到相比 100MHz 設置極為不同的結果。
圖 5 產(chǎn)生的 ADC SNR 受熱噪聲和時鐘抖動的限制
圖 6 每十倍頻計算得到的時鐘相位噪聲抖動影響
確定正確的整合下限
在采樣過程中，輸入信號與采樣時鐘信號混頻在一起，包括其相位噪聲。當進行輸入信號 FFT 分析時，主 FFT 容器 (bin) 集中于輸入信號。采樣信號周圍的相位噪聲(來自時鐘或輸入信號)決定了鄰近主容器的一些容器的振幅，如圖 7 所示。因此，小于 1/2 容器尺寸的偏頻的所有相位噪聲都集中于輸入信號容器中，且未增加噪聲。因此，相位噪聲整合帶寬下限應設定為 1/2 FFT 容器尺寸。 FFT 容器尺寸計算方法如下：
為了進一步描述該點，我們利用兩個不同的FFT尺寸—131,072 和 1,048,576 點，使用 ADS54RF63 進行實驗。采樣速率設定為 122.88MSPS，而圖 8 則顯示了時鐘相位噪聲。我們將一個 6-MHz、寬帶通濾波器添加到時鐘輸入，以限制影響抖動的寬帶噪聲數(shù)量。選擇 1-GHz 輸入信號的目的是確保 SNR 減弱僅由于時鐘抖動。圖 8 表明兩個 FFT 尺寸的 1/2 容器尺寸到 40MHz 相位噪聲整合抖動結果都極為不同，而“表 1”的 SNR 測量情況也反映這種現(xiàn)象。
圖 7 近區(qū)相位噪聲決定主容器附近 FFT 容器的振幅
設置正確的整合上限
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