測(cè)量扇出緩沖器中的附加抖動(dòng)

　　如果您在通信行業(yè)工作，那么您可能很熟悉抖動(dòng)對(duì)系統(tǒng)性能的影響。抖動(dòng)不僅會(huì)降低數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的性能，而且還可在高速數(shù)字系統(tǒng)中產(chǎn)生誤碼。憑直覺判斷，給時(shí)鐘增加噪聲會(huì)增大系統(tǒng)其它部分的噪聲。因此我總是試圖通過選擇可帶來最小附加抖動(dòng)的組件來最大限度地降低總體抖動(dòng)。顧名思義，附加抖動(dòng)就是由位于時(shí)鐘源(例如合成器或振蕩器)與被計(jì)時(shí)器件之間的組件所增加的噪聲。該附加噪聲可增大時(shí)鐘的不確定性，導(dǎo)致抖動(dòng)增加。

　　在實(shí)際系統(tǒng)中，一個(gè)時(shí)鐘源要驅(qū)動(dòng)多個(gè)器件，因此可使用時(shí)鐘緩沖器(通常稱為扇出緩沖器)來復(fù)制信號(hào)源，提供更高的激勵(lì)電平。

　　圖 1. 使用扇出緩沖器創(chuàng)建大量單輸入頻率副本

　　LMK00304 扇出緩沖器就是一個(gè)很好的例子。時(shí)鐘緩沖器產(chǎn)生的附加抖動(dòng)主要影響時(shí)鐘的寬頻帶噪聲。它可使用圖 2 中所示的方根公式進(jìn)行計(jì)算。

　　圖 2. 時(shí)鐘扇出緩沖器的級(jí)聯(lián)為驅(qū)動(dòng)器件帶來的附加抖動(dòng)

　　附加抖動(dòng)的計(jì)算方法是：使用信號(hào)源 (J<**>1) 測(cè)量出總體綜合抖動(dòng)，然后加入緩沖器并在輸出端進(jìn)行相同的測(cè)量。不過要小心一點(diǎn)，……如果您使用傳統(tǒng)信號(hào)發(fā)生器，那么時(shí)鐘的噪聲等級(jí)可能會(huì)誤導(dǎo)您，讓您以為所產(chǎn)生的附加噪聲微不足道。

　　良好的測(cè)量技術(shù)可確保測(cè)量所使用信號(hào)源的噪聲遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于被測(cè)量器件。例如，使用一個(gè)由 Agilent E5052 信號(hào)源分析器和 Wenzel 100 MHz 振蕩器(具有信號(hào)調(diào)節(jié))組成的測(cè)試裝置，我們將測(cè)量到大約 46fs 的綜合抖動(dòng)。而在時(shí)鐘后面布置一個(gè)緩沖器并進(jìn)行相同的測(cè)量，則可得到大約 102fs 的總體綜合抖動(dòng)。使用以下公式計(jì)算附加抖動(dòng)：

　　我們的測(cè)試裝置得到了大約 91fs 的附加抖動(dòng)。如果我們將時(shí)鐘源改為高質(zhì)量信號(hào)發(fā)生器等可能將要裝在您工作臺(tái)上的組件，信號(hào)源抖動(dòng)將升高至 150fs 左右。這就越來越有意思了，……而且也不那么顯眼。如果現(xiàn)在我們將相同的緩沖器放在該噪聲源的后面并再次測(cè)量總體綜合抖動(dòng)，得到的結(jié)果將大體相同，會(huì)讓我們認(rèn)為附加抖動(dòng)可以忽略。

　　因此，您在比較不同廠商時(shí)鐘緩沖器的產(chǎn)品說明書時(shí)，務(wù)必要查看參數(shù)說明(或者給應(yīng)用工程師打個(gè)**)，了解抖動(dòng)如何測(cè)量。如果時(shí)鐘源的噪聲相對(duì)于被測(cè)量器件而言比較高，那么抖動(dòng)數(shù)字可能會(huì)有誤導(dǎo)性。您在自己進(jìn)行測(cè)量時(shí)也要牢記這一點(diǎn)，否則您可能會(huì)發(fā)現(xiàn)尋找附加抖動(dòng)的地方完全不對(duì)!