时钟采样系统减少抖动性能

很多人都知道，抖动（这是时钟边沿不确定性）是不好的现象，其不仅可导致噪声增加，而且还会降低数据转换器的有效位数 (ENOB)。

 

 

例如，如果系统需要 100MHz 14（最小值）位的 ENOB，我们就需要抖动小于 80 飞秒的时钟！这可通过假设一个无失真的理想系统进行计算，让 SINAD 和 SNR 数值相等（见公式 2）。

接下来，使 ENOB 等于 14，我们可在大约 86db 下计算出最小 SNR。将结果带入公式 1，计算出大约为 80fs 的 tJ 值。

 

 

在数字信号处理过程中，采样时钟与处理时钟之间需要有一定关联。也就是说，无论是在十分之一速率下还是在全速率下采样，样片都必须在其速率的倍数下进行处理，而且要相位一致。这就需要一个“主”时钟，其可用来衍生系统中的所有其它时钟。

您可使用温度补偿晶体振荡器 (TCXO) 和低相位噪声 PLL 实现这一点，可将主时钟显著增加至更高的频率。然后，您可对该最新高频率时钟进行下分频，以提供都与主时钟相关联的剩余系统时钟。这样，采样时钟以及各种数字处理时钟都相互具有关联性。

现在有很多时钟解决方案，但很多都需要时钟缓冲器或其它时钟分配方法，其可降低整体抖动性能。您可使用如 LMK03806 等一款器件来克服这个问题，其在同一器件中整合了所有主时钟发生器和时钟分配功能（带驱动器），如图 1 所示。该器件可在 300MHz 下运行的同时，具有不足 50fs 的 RMS 抖动（1.875MHz 至 20MHz）。此外，您还可通过对输出进行编程来支持 LVDS、LVPECL 或 LVCMOS 并对其进行同步，以获得共用上升沿。

 

 

图1 —LMK03806（具有时钟发生器、时钟分频器和驱动器）的方框图

因此，您下次设计采样系统时，别忘了考虑时钟抖动性能，因为这会影响整体动态范围。

其它资源：

阅读我们的最新博客系列《定时决定一切》，掌握更多时钟技巧，如如何测量抖动以及如何使用分数 PLL 创建调制波形等；

观看《如何测量扇出缓冲器中的附加抖动》视频；

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