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AN-756 应用笔记 采样系统以及时钟相位噪声和抖动的影响 作者：Brad Brannon 摘要 过去，编码时钟仅仅是时钟而已。如今，对于IF和RF采样 随着支持直接IF采样的更高分辨率数据转换器的上市，系 系统，编码源更多地被视为本振而非时钟，本应用笔记将 统设计师在选择低抖动时钟电路时，需要在性能/成本之间 讨论其原因。为此，许多设计师希望能像使用RF频率合成 做出权衡取舍。许多用于标定时钟抖动的传统方法都不适 器一样，在频域中标定时钟要求。 用于数据转换器，或者最多只能表征部分特性。如果对如 要找到时钟抖动和相位噪声之间的直接相关关系存在一定 何标定和设计时钟电路没有正确的了解，可能无法使这些 困难，尽管如此，本应用笔记将从时钟抖动或相位噪声的 新型数据转换器达到最佳性能。要作出明智的时钟选择决 角度出发，就编码源的设计和选择提供一些指导意见。目 定，仅有简单的抖动指标是远远不够的。而了解时钟噪声 前关于相位噪声与抖动之间的转换关系的文章较多，对于 的带宽和频谱形状很重要，以便在采样过程中进行正确的 其中提出的转换过程，可以利用本应用笔记验证其有效 处理。如今，许多系统设计师在为数据转换器时钟标定相 性。 位噪声和抖动要求时都做得不够，结果导致系统性能下 抖动定义 降。几皮秒的时钟抖动可以使信号路径中迅速产生数分贝 由于数据转换器的主要作用是定期采样并产生模拟信号， 损耗。有些设计师则走向另一个极端，他们仅仅因为不清 或者基于连续模拟信号产生一系列定期样本，因此采样时 楚时钟噪声对转换器及其产品的性能到底有何影响，就选 钟的稳定性非常重要。从数据转换器的角度来看，这方面 择了昂贵的时钟源，付出高昂的成本。请注意，最昂贵的 的不稳定性即称为时钟抖动，会导致在模拟输入的实际采 时钟发生器并非始终能实现最佳系统性能。本应用笔记将 样时间产生不确定性。虽然有多种方法可以直接测量时钟 说明与抖动、相位噪声和转换器性能相关的多种折衷考 抖动，但随着时钟稳定性要求提高、需要测量亚皮秒时序 量。只要了解了这些利弊因素，就可以针对具体应用选择 偏差，就要求使用间接测量方法。请注意，从转换器的角 最适用的时钟，从而以最低的成本获得最佳性能。本文首 度来看，编码带宽可以扩展数百MHz 。因此，在考虑构成 先解释数据转换器中采样过程的工作原理，然后结合应用 数据转换器抖动的噪声的带宽时，需要考虑从直流至编码 实例对时钟选择过程进行说明。 带宽的范围，这远远超过标准时钟抖动测量中常用的12 历史 kHz至20 MHz的典型范围。 在ADC应用中，最常见的一个问题是如何提供编码源。正