轉換器時(shí)鐘技術(shù)向高速數據時(shí)鐘發(fā)展

無(wú)線(xiàn)基礎設施、寬帶和儀器儀表應用通常需要高性能的時(shí)鐘電路，它們主要需要時(shí)鐘的器件是高速數據轉換器。這些系統的時(shí)鐘電路所需的幾個(gè)關(guān)鍵性能指標包括低相位噪聲和抖動(dòng)、精確的頻率轉換和去抖動(dòng)能力。高性能轉換器時(shí)鐘解決方案所體現的許多屬性可被有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )所用的時(shí)鐘解決方案延用。整個(gè)有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )對互操作性和可靠同步的需求也衍生出某些獨特的時(shí)鐘系統需求。希望這篇文章有助于對這兩個(gè)應用領(lǐng)域的時(shí)鐘技術(shù)需求進(jìn)行對比和分析。

轉換器時(shí)鐘

基站收發(fā)器、寬帶調制解調器和高端儀器儀表通常需要具有高動(dòng)態(tài)范圍和高采樣率的ADC和/或DAC。高動(dòng)態(tài)范圍是為了將信號解析到所需的精度。高采樣率則是處理高帶寬信號所必需的。無(wú)論是無(wú)線(xiàn)電系統、調制解調器或者是測量?jì)x器，對轉換器的要求將取決于整個(gè)系統的規格參數和架構。該轉換器的采樣時(shí)鐘的頻譜純度往往會(huì )對實(shí)際達到的性能產(chǎn)生重大影響。

一個(gè)無(wú)線(xiàn)收發(fā)器電路的例子如圖1所示。除了為ADC和DAC提供時(shí)鐘，時(shí)鐘發(fā)生器還負責將時(shí)鐘信號分配到收發(fā)器卡上的其他幾個(gè)電路模塊。接下來(lái)我們將集中討論時(shí)鐘抖動(dòng)和相位噪聲對ADC性能的影響。

圖1：收發(fā)器系統框圖。

無(wú)線(xiàn)電接收器中ADC的一個(gè)關(guān)鍵指標是信噪比(SNR)，它將影響到ADC在給定幅度范圍內能夠達到的信號采樣精度。理想情況下，ADC應該能夠以很高的分辨率將非常小的模擬輸入信號轉換成精確的數字信號。按照無(wú)線(xiàn)電術(shù)語(yǔ)，ADC的SNR將決定最小可檢測信號(MDS)。

N位轉換器基于量化噪聲的理論SNR等于：

SNR = 6.02(N) + 1.8 db

因此，對于一個(gè)14位轉換器，其可以實(shí)現的最佳SNR大約為86db。

在IF采樣架構中，如圖1所示框圖，對時(shí)鐘抖動(dòng)的要求可以說(shuō)非常嚴格。事實(shí)上，提供給ADC的時(shí)鐘的質(zhì)量常常是系統SNR性能的一個(gè)限制因素。這可以通過(guò)以下公式來(lái)理解。