轉換器時鐘技術向高速數據時鐘發展

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

轉換器時鐘

基站收發器、寬帶調制解調器和高端儀器儀表通常需要具有高動態范圍和高采樣率的ADC和/或DAC。高動態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。無論是無線電系統、調制解調器或者是測量儀器，對轉換器的要求將取決于整個系統的規格參數和架構。該轉換器的采樣時鐘的頻譜純度往往會對實際達到的性能產生重大影響。

一個無線收發器電路的例子如圖1所示。除了為ADC和DAC提供時鐘，時鐘發生器還負責將時鐘信號分配到收發器卡上的其他幾個電路模塊。接下來我們將集中討論時鐘抖動和相位噪聲對ADC性能的影響。

圖1：收發器系統框圖。

無線電接收器中ADC的一個關鍵指標是信噪比(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。按照無線電術語，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14位轉換器，其可以實現的最佳SNR大約為86db。

在IF采樣架構中，如圖1所示框圖，對時鐘抖動的要求可以說非常嚴格。事實上，提供給ADC的時鐘的質量常常是系統SNR性能的一個限制因素。這可以通過以下公式來理解。