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  • 适用于射频采样模数转换器的时钟优化

    • ZHCAA83A May   2016  – April 2021 ADC32RF45 , LMX2582 , LMX2592

       

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  • 适用于射频采样模数转换器的时钟优化
  1.   商标
  2. 1ADC 信噪比分量
  3. 2了解相位噪声和抖动以及 SNR
  4. 3超低抖动的设计
  5. 4影响抖动的因素
  6. 5参考文献
  7. 6相关网站
  8. 7修订历史记录
  9. 重要声明
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APPLICATION NOTE

适用于射频采样模数转换器的时钟优化

本资源的原文使用英文撰写。 为方便起见,TI 提供了译文;由于翻译过程中可能使用了自动化工具,TI 不保证译文的准确性。 为确认准确性,请务必访问 ti.com 参考最新的英文版本(控制文档)。

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1 ADC 信噪比分量

ADC 的信噪比 (SNR) 是一项重要规格。此规格的数值较高表示 ADC 可以更好地将所需输入信号与在采样过程中也被捕获的有害噪声区分开。ADC 的 SNR 有三个主要影响因素:ADC 的量化和热噪声(不随输入频率变化)和时钟抖动(取决于频率)。图 1-1 所示示例为 62.5dBFs 的 ADC 热噪声以及时钟的 SNR(具有抖动,tclock_jitter 为 50fs)。Topic Link Label2Equation1根据,已知信号频率和抖动即可得出时钟的 SNR(请参阅中的讨论):

Equation1. SNRclock_jitter [dBc] = –20 × log (2π × Finput × tclock_jitter)

如图所示,在低输入频率下,ADC 的高 SNR 保持不变,但在高输入频率下,时钟 SNR 开始占主导地位。

GUID-736C3C77-9DD5-4374-A05D-0E4052BA1654-low.gif图 1-1 ADC 和时钟抖动对 SNR 的贡献

目前已知 50fs 的时钟抖动对总 SNR 的影响,接下来看看性能较低的时钟(抖动较高)的影响。图 1-2如 所示,时钟抖动越高,在高 ADC 输入频率下,时钟性能对 SNR 降低的影响越大。因此,必须确保时钟抖动尽可能低,并且可以根据高频合成器时钟源的不同参数来调整此规格,以便实现理想的低抖动值。

GUID-3261B791-45CC-4DB2-9605-21EB1586C79C-low.gif图 1-2 不同时钟抖动对总 SNR 的影响

2 了解相位噪声和抖动以及 SNR

若要设计和找出超低的抖动,首先需要了解合成器时钟信号的相位噪声。图 2-1在时域中,理想的正弦波时钟信号看起来就像 左下角的波形。实际上,由于现实生活中频率合成器的器件不完善,因此会产生额外的噪声,从而使波形偏离其理想位置。同样道理,转换为频域的同一正弦波在振荡频率下是单个脉冲。噪声的增加以相位噪声的形式(理想脉冲旁的裙边)出现。Topic Link Label3合成器的低相位噪声表明信号更纯净,提供更好的性能,并最终在 ADC 计时中具有较低的抖动(在中讨论)。

GUID-523CD7AF-4039-43A9-90E8-683810AA3BFB-low.png图 2-1 频域和时域中的相位噪声

相位噪声 的定义是振荡信号的噪声(相对于振荡信号的偏移频率,带宽为 1Hz)与信号幅度之比。图 2-2积分噪声本质上是在相对于振荡信号的规定偏移频率范围内的所有相位噪声之和(请参阅)。Equation2抖动是使用积分噪声和信号频率从 得出的:

Equation2. GUID-36EA2F69-13FF-4311-A692-B96A8C0657D1-low.gif

选择的积分范围很重要。这取决于 ADC 的采样设置。底部范围(更接近振荡信号)由 [采样率]/[FFT 大小] 的一半定义。https://www.ti.com/lit/pdf/SLYT379例如,在采样率为 2949.12MHz 且 FFT 大小为 65536 时,积分下降到 22.5kHz(请参阅 SLYT379 以了解更多信息)。因此,积分范围的这一下限越低,在较低偏移处的相位噪声就越重要。

GUID-B8946223-476E-49FD-9C2E-FB3DF3DAFF7B-low.png图 2-2 相位噪声和抖动定义

 

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