技術(shù)分析：時(shí)鐘寬帶GSPS JESD204B ADC

　　通過將每個(gè)1 Hz偏移點(diǎn)相加來嘗試計(jì)算準(zhǔn)確的抖動(dòng)不太實(shí)用。 因此，通過以端點(diǎn)之間的dB/十倍頻程值得到每個(gè)十倍頻程各自的相位噪聲斜率，可得出非常接近的均方根抖動(dòng)。 理想情況下，寬帶相位噪聲會(huì)綜合為一個(gè)較大的偏移，該偏移等于采樣頻率。 但是，要確保實(shí)例計(jì)算有界，我們可以在典型有線應(yīng)用中計(jì)算均方根抖動(dòng)。 我們來看看圖6中的相位噪聲曲線，計(jì)算983 MHz載波的10 kHz到20 MHz偏移內(nèi)的抖動(dòng)。

　　圖6

　　可將從圖5中得出的相位噪聲十倍頻程分段曲線細(xì)分為三個(gè)分段，以計(jì)算983 MHz頻率載波的10 kHz到20 MHz偏移之間的均方根抖動(dòng)。

　　總均方根抖動(dòng)是兩個(gè)目標(biāo)頻點(diǎn)之間的曲線下方區(qū)域的和。 這種情況下，估計(jì)區(qū)域顯示在標(biāo)記為A、B和C的三個(gè)分段中。每個(gè)分段端點(diǎn)之間的相位噪聲曲線斜率可輕松估計(jì)出，隨后將用于進(jìn)行計(jì)算。 整個(gè)相位噪聲頻譜L(f)上的周期抖動(dòng)JPER之間的關(guān)系如下所示：

　　(f2 – f1)之間的特定頻段內(nèi)的RMS JPER可由下式計(jì)算出：

　　L(f)的頻率軸為對(duì)數(shù)標(biāo)尺時(shí)，可使用分段函數(shù)估計(jì)出相位噪聲。 因此，L(f)可改寫為：

　　其中，K-1是分段函數(shù)中的分段數(shù)，b是十倍頻程起始頻率的相位噪聲大小，a是單位為dB/十倍頻程的估計(jì)斜率，U(f)是階梯函數(shù)。

　　如果我們將公式3中的L(f)代入公式2，便可以得到：

　　然后便可使用圖6曲線的每個(gè)分段的值計(jì)算出均方根抖動(dòng)，其中fc = 983 MHz：

　　A： a = –3.44 dB/十倍頻程，起始頻率為f = 10 kHz、b = –116.91 dBc/Hz

　　B： a = –9.75 dB/十倍頻程，起始頻率為f = 100 kHz、b = –120.35 dBc/Hz

　　C： a = –18.58 dB/十倍頻程，起始頻率為f = 1 MHz、b = –130.1 dBc/Hz

　　RMS JPER = 151 fs

　　最新的GSPS ADC使用JESD204B串行輸出代替LVDS輸出的多路復(fù)用器組。 時(shí)鐘解決方案還能如何使用JESD204B將系統(tǒng)內(nèi)的多個(gè)ADC對(duì)齊到單個(gè)樣本?

　　多通道低抖動(dòng)GHZ時(shí)鐘解決方案可將系統(tǒng)基準(zhǔn)時(shí)序信號(hào)與稱為SYSREF的信號(hào)在JESD204B規(guī)格內(nèi)定義的相應(yīng)時(shí)鐘輸出配對(duì)。 SYSREF信號(hào)是系統(tǒng)內(nèi)使用的JESD204B鏈路的絕對(duì)時(shí)序基準(zhǔn)信號(hào)。 多個(gè)儀器、傳感器陣列和雷達(dá)系統(tǒng)都需要將多個(gè)同步ADC(2、4、8、16 … 100s)的時(shí)間對(duì)齊到盡可能少的樣本范圍內(nèi)。 對(duì)于此類應(yīng)用，時(shí)鐘解決方案的時(shí)序靈活性對(duì)去偏斜和對(duì)齊SYSREF信號(hào)到每個(gè)相應(yīng)的ADC時(shí)鐘非常重要。

　　圖7

　　多時(shí)鐘輸出配對(duì)在與彼此相關(guān)的相位及其關(guān)聯(lián)的輔助SYSREF信號(hào)中可能會(huì)偏斜。 粗調(diào)和精調(diào)時(shí)序可使時(shí)鐘和SYSREF在一系列ADC中同步。

　　具有16個(gè)ADC的系統(tǒng)可能需要四個(gè)獨(dú)立的采集板，每塊板使用四個(gè)ADC，并且通過電氣背板直接連接在一起。 根據(jù)其相對(duì)于彼此的空間位置和走線之間的交點(diǎn)，每個(gè)ADC可在不同的時(shí)間看到關(guān)聯(lián)的采樣時(shí)鐘邊沿時(shí)刻。

　　在某些情況下，時(shí)鐘和關(guān)聯(lián)SYSREF需要對(duì)齊到各ADC的同一時(shí)間點(diǎn)。 在其他系統(tǒng)中，時(shí)鐘相位需要刻意不對(duì)齊，以考慮一系列ADC之間的輸入信號(hào)相位差異。 對(duì)于兩個(gè)或四個(gè)ADC的交叉，時(shí)鐘可能需要顛倒或針對(duì)特定90°增量調(diào)整相位。 無論如何，JESD204B時(shí)鐘解決方案均可在每個(gè)ADC時(shí)鐘和SYSREF配對(duì)之間提供獨(dú)立的偏斜能力，以發(fā)揮采集系統(tǒng)的作用。

　　圖8

　　對(duì)于JESD204B ADC和DAC，新的時(shí)鐘芯片解決方案能夠?qū)⒍鄠€(gè)輸出對(duì)齊到一個(gè)單次或周期性SYSREF信號(hào)。 此功能可消除由ADC采集時(shí)間和時(shí)鐘源之間的空間時(shí)鐘路由延遲產(chǎn)生的傳播時(shí)間差異。

　　GSPS ADC提供哪些時(shí)鐘解決方案?

　　GHz時(shí)鐘解決方案的相位噪聲或時(shí)域抖動(dòng)是為GSPS ADC選擇時(shí)鐘源時(shí)考慮的主要性能因素。 對(duì)于需要大量ADC的采集系統(tǒng)，最佳的時(shí)鐘解決方案還需要提供大量輸出通道以實(shí)現(xiàn)其各自的編碼速率。 一個(gè)次要性能因素是在JESD204B鏈路內(nèi)使用系統(tǒng)基準(zhǔn)參數(shù)時(shí)的同步能力，此能力可進(jìn)一步增強(qiáng)時(shí)鐘系統(tǒng)的各項(xiàng)功能。

　　AD9525提供七個(gè)均方根抖動(dòng)僅為50 fs的3.3 GHz輸出時(shí)鐘配對(duì)，以及在JESD204B接口的框架內(nèi)部可用作SYSREF專用同步輸出。

　　AD9528不僅提供七個(gè)1 GHz輸出時(shí)鐘配對(duì)，而且提供輔助SYSREF信號(hào)，這些信號(hào)的每個(gè)時(shí)鐘配對(duì)均可去偏斜，以在單個(gè)采樣對(duì)齊脈沖內(nèi)對(duì)齊相應(yīng)的ADC。

　　HMC7044是一款高性能的3 GHz 14輸出抖動(dòng)衰減器，附帶JESD204B SYSREF支持。

　　結(jié)論

　　最新高帶寬和寬帶ADC的編碼時(shí)鐘相位噪聲和抖動(dòng)的幅度需要逐漸減小。 盡管可選用許多時(shí)鐘解決方案與這些高頻ADC一同使用，但那些目標(biāo)帶寬具有極低相位噪聲并且能夠同步許多ADC的解決方案才是最佳的解決方案。

　　典型時(shí)鐘解決方案的相位噪聲曲線可轉(zhuǎn)換成時(shí)域，以確定均方根抖動(dòng)和對(duì)ADC動(dòng)態(tài)范圍的潛在影響。 高級(jí)時(shí)鐘解決方案的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)具有能夠在JESD204B框架內(nèi)對(duì)時(shí)鐘信號(hào)配對(duì)去偏斜的獨(dú)特SYSREF。 為GSPS ADC選擇的關(guān)鍵輔助時(shí)鐘元件可能會(huì)維持或降低ADC的性能，具體取決于目標(biāo)采集信號(hào)頻率。