時鐘抖動時域分析(中)

引言

　　本系列文章共三個部分，第1部分重點介紹了如何準確地估算某個時鐘源的抖動，并將其與ADC的孔徑抖動組合。在本文即第2部分中，這種組合抖動將用于計算ADC的信噪比 (SNR)，之后將其與實際測量情況進行比較。

　　濾波采樣時鐘測量

　　我們做了一個試驗，目的是檢查測得時鐘相位噪聲與提取自ADC測得SNR的時鐘抖動的匹配程度。如圖11所示，一個使用Toyocom 491.52-MHz VCXO的TI CDCE72010用于產(chǎn)生122.88-MHz采樣時鐘，同時我們利用Agilent的E5052A來對濾波相位噪聲輸出進行測量。利用一個SNR主要受限于采樣時鐘抖動的輸入頻率對兩種不同的TI數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器(ADS54RF63和ADS5483)進行評估?？焖俑道锶~變換 (FFT) 的大小為131000點。

　　圖11 濾波后時鐘相關性測試裝置結(jié)構(gòu)

　　圖12所示曲線圖描述了濾波后CDCE72010 LVCMOS輸出的測得輸出相位噪聲。131000點的FFT大小將低積分帶寬設定為~500Hz。積分上限由帶通濾波器設定，其影響在相位噪聲曲線圖中清晰可見。超出曲線圖所示帶通濾波器限制的相位噪聲為E5052A的噪聲底限，不應包括在抖動計算中。濾波后相位噪聲輸出的積分帶來~90 fs的時鐘抖動。

　　圖12 濾波后時鐘的測得相位噪聲

　　接下來，我們建立起了熱噪聲基線。我們直接從~35 fs抖動的時鐘源生成器使用濾波后采樣時鐘對兩種ADC采樣，而CDCE72010被繞過了。將輸入頻率設定為10MHz，預計對時鐘抖動SNR無影響。然后，通過增加輸入頻率至SNR主要為抖動限制的頻率，確定每個ADC的孔徑抖動。由于采樣時鐘抖動遠低于估計ADC孔徑抖動，因此計算應該非常準確。另外還需注意，時鐘源的輸出振幅應會增加(但沒有多到超出ADC的最大額定值)，從而升高時鐘信號的轉(zhuǎn)換率，直到SNR穩(wěn)定下來為止。

　　我們知道時鐘源生成器濾波后輸出的外部時鐘抖動為~35 fs，因此我們可以利用測得的SNR結(jié)果，然后對第1部分(請參見參考文獻1)中的方程式1、2和3求解孔徑抖動值，從而計算得到ADC孔徑抖動，請參見下面的方程式4。表3列舉了每種ADC測得的SNR結(jié)果以及計算得孔徑抖動。

　　表3 測得的SNR和計算得抖動

　　利用ADC孔徑抖動和CDCE72010的采樣時鐘抖