基于时钟输入和相位噪声的抖动计算

2014-04-15 15:14:04来源: ADI

模拟和数字设计人员看待同一个问题的方式通常不一样——就像大部分设计师可能都知道,在生活的世界中,混合信号正在不断增加。 对某人来说是“po-tay-to”的东西,对另一个人来说就是“po-tah-to”;或者可能是“to-may-to”而不是“to-mah-to”。 对模拟工程师来说是相位噪声,而对数字工程师来说就是抖动。 这完全取决于设计人员看待问题的角度,以及对于设计来说什么才是更重要的。

如果是ADC,如何才能跨越模拟和数字世界间的护栏? 要想获得答案,设计师必须了解这两者,以及它们之间的关系。

跨越护栏能获得的优势不多,这是其中之一。 目前很多时钟产品都提供器件的标称相位噪声,而不提供标称抖动。 首先需要确定如何从相位噪声过渡到抖动。 随后便可以利用特定的抖动来预测ADC的SNR。 以下是抖动相关的数学方面的计算。 下图显示如何利用时钟源的相位噪声计算抖动。
   
    编码带宽范围内的相位噪声积分

如图所示,相位噪声曲线下方不同的面积均以高亮表示(A1到A5)。在时钟源数据手册中,这些面积就是每块区域对应的积分相位噪声功率(dBc)。 为了简化数学计算,利用梯形近似来得到每一个区域的面积大小。为了从该相位噪声信息中获取抖动,需要对近载波到基波时钟频率再到编码带宽(即ADC采样速率)范围内的相位噪声进行积分。

首先,沿曲线取所有相位噪声点的反对数,然后将所有的数据相加,得到积分噪声。 其基本思想是对积分带宽内的噪声求和,如下所示。

求解该式,便得总积分噪声。接着,需要将其转换成以秒为单位的rms抖动,以便用来计算对ADC噪声的影响(SNR)。为了实现这一目标,需要用到下式:


工程师可以利用该数据对相位噪声进行积分,找到rms抖动并推导出它对ADC SNR的影响。如MT-008中所示,近载波相位噪声对ADC的SNR影响不大。宽带相位噪声的影响最大。因此,可以作出一些假设,使计算更为简便、节省一点时间,并对最终SNR有一个良好的估算。根据时钟源相位噪声推导出来的rms抖动,便可以非常精确地预测ADC的SNR。

借此,工程师可以根据这些等式,利用时钟源的相位噪声推导出rms抖动,找到它对ADC的SNR产生的影响。

关键字:相位噪声  抖动计算

编辑:冀凯 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2014/0415/article_25438.html
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