基于時鐘輸入和相位噪聲的抖動計算
模擬和數字設計人員看待同一個問題的方式通常不一樣——就像大部分設計師可能都知道,在生活的世界中,混合信號正在不斷增加。 對某人來說是“po-tay-to”的東西,對另一個人來說就是“po-tah-to”;或者可能是“to-may-to”而不是“to-mah-to”。 對模擬工程師來說是相位噪聲,而對數字工程師來說就是抖動。 這完全取決于設計人員看待問題的角度,以及對于設計來說什么才是更重要的。
如果是ADC,如何才能跨越模擬和數字世界間的護欄? 要想獲得答案,設計師必須了解這兩者,以及它們之間的關系。
跨越護欄能獲得的優(yōu)勢不多,這是其中之一。 目前很多時鐘產品都提供器件的標稱相位噪聲,而不提供標稱抖動。 首先需要確定如何從相位噪聲過渡到抖動。 隨后便可以利用特定的抖動來預測ADC的SNR。 以下是抖動相關的數學方面的計算。 下圖顯示如何利用時鐘源的相位噪聲計算抖動。
編碼帶寬范圍內的相位噪聲積分
如圖所示,相位噪聲曲線下方不同的面積均以高亮表示(A1到A5)。在時鐘源數據手冊中,這些面積就是每塊區(qū)域對應的積分相位噪聲功率(dBc)。 為了簡化數學計算,利用梯形近似來得到每一個區(qū)域的面積大小。為了從該相位噪聲信息中獲取抖動,需要對近載波到基波時鐘頻率再到編碼帶寬(即ADC采樣速率)范圍內的相位噪聲進行積分。
首先,沿曲線取所有相位噪聲點的反對數,然后將所有的數據相加,得到積分噪聲。 其基本思想是對積分帶寬內的噪聲求和,如下所示。
求解該式,便得總積分噪聲。接著,需要將其轉換成以秒為單位的rms抖動,以便用來計算對ADC噪聲的影響(SNR)。為了實現這一目標,需要用到下式:
工程師可以利用該數據對相位噪聲進行積分,找到rms抖動并推導出它對ADC SNR的影響。如MT-008中所示,近載波相位噪聲對ADC的SNR影響不大。寬帶相位噪聲的影響最大。因此,可以作出一些假設,使計算更為簡便、節(jié)省一點時間,并對最終SNR有一個良好的估算。根據時鐘源相位噪聲推導出來的rms抖動,便可以非常精確地預測ADC的SNR。
借此,工程師可以根據這些等式,利用時鐘源的相位噪聲推導出rms抖動,找到它對ADC的SNR產生的影響。
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