數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換抖動(dòng)計(jì)算器
數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器抖動(dòng), 相位噪聲和信噪比(SNR)之間的關(guān)系是什么？
時(shí)鐘抖動(dòng)因其在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理中會(huì)引起不確定性(噪聲)而成為一個(gè)問(wèn)題。時(shí)域抖動(dòng)等效于頻域中的相位噪聲。相位噪聲會(huì)將一部分時(shí)鐘信號(hào)的功率從基頻擴(kuò)散到其它頻率，由于采樣可以等效為時(shí)域中的加或乘運(yùn)算，也即等效于頻域中的卷積，這點(diǎn)是很重要的，這樣采樣時(shí)鐘的頻譜就與輸入信號(hào)的頻譜進(jìn)行卷積運(yùn)算。而且由于抖動(dòng)是時(shí)鐘信號(hào)寬帶噪聲，所以在采樣頻譜上也表現(xiàn)為寬帶噪聲，采樣頻譜按采樣率周期性重復(fù)，寬帶噪聲就會(huì)使模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)的基底噪聲特性惡化。
1. 編碼信號(hào)與模擬輸入卷積，這樣時(shí)鐘頻譜(左)就表示在模擬信號(hào)上。由于ADC是一個(gè)采樣系統(tǒng)，采樣時(shí)鐘的寬帶噪聲也混淆在附加帶中(右邊)，這會(huì)使所有寬帶噪聲進(jìn)入編碼部分，并混入尼奎斯特帶。
什么等式可以用來(lái)分析抖動(dòng)和相位噪聲對(duì)轉(zhuǎn)換器的影響？
要計(jì)算相位噪聲對(duì)SNR的影響，考慮一下時(shí)鐘時(shí)延等效于給定頻率下的相位延遲。從噪聲功率的角度來(lái)說(shuō)，這意味著以rms弧度表示的相位噪聲σ2θ等 于ω2clk時(shí)間σ2τ, 這里στ是以rms 秒表示的相位抖動(dòng)，ωclk是以弧度/秒為單位的時(shí)鐘頻率，這樣對(duì)于任何抖動(dòng)誤差，信號(hào)頻率越高，相位誤差就越大，相位噪聲與SNR的關(guān)系可以如下等式定 義：
SHRCLK(dB)=-10logσ2θ
2. 該圖繪制出在多個(gè)抖動(dòng)特性中理論SNR和在抖動(dòng)影響輸入頻率的情況下有效位數(shù)。
假設(shè)這樣一個(gè)簡(jiǎn)單情形：時(shí)鐘抖動(dòng)的帶寬落入一個(gè)單獨(dú)的尼奎斯特區(qū)中，并將量化噪聲和熱噪聲排除在外。在單波載系統(tǒng)中，以抖動(dòng)的時(shí)鐘信號(hào)采集數(shù)據(jù)時(shí)信號(hào)的SNR可以表達(dá)為：
SHRsig(dB)=1/(4π2σ2τf0)
在多載波窄帶系統(tǒng)中，參照其中一個(gè)載波( dBc)以分貝表示的SNR具有同樣的形式，但用所有頻率項(xiàng)之和代替了分母中f0項(xiàng)。由于它提高了量化噪聲和熱噪聲水平，所以這是很重要的，在這些應(yīng)用 中，抖動(dòng)可能對(duì)整個(gè)SNR貢獻(xiàn)不大，量化噪聲和熱噪聲占據(jù)主導(dǎo)地位。但在寬帶系統(tǒng)中，假設(shè)數(shù)據(jù)平均值為零，兩個(gè)頻率fL和fH之間存在一平坦的均勻分布的 頻譜，SHR可以表達(dá)為：
SHRsig=(1/σ2τ)×3/(f2H+fHfL+f2L)
轉(zhuǎn)換器工作在基帶以上會(huì)怎么樣？
在那些信號(hào)頻率占據(jù)更高頻率尼奎斯特帶的采樣系統(tǒng)中，與基帶系統(tǒng)相比，要求時(shí)鐘信號(hào)具有更好的抖動(dòng)特性，這是因?yàn)槿绻秳?dòng)足夠大，抖動(dòng)引起的噪聲可能就會(huì)混入帶內(nèi)，在這樣應(yīng)用中，可由如下的等式確定由抖動(dòng)引起的SNR上限：
SNR(dB)=-20log(2πfanalogtrmsjitter)
這里fanalog是輸入頻率， t是抖動(dòng)。給定工作頻率和要求的SNR后，可用下面等式確定對(duì)時(shí)鐘抖動(dòng)的要求：
Tjitter=(10(-snr/20))/2πfanalog
因此，如果抖動(dòng)是轉(zhuǎn)換器性能的唯一限制因素，采樣70MHz的IF信號(hào)，SNR保持在75-dB，需要將最大時(shí)鐘抖動(dòng)限制在400 fs.的水平。
同步數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器與同步其它數(shù)字應(yīng)用器件有何不同？
實(shí)際上，高速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器所能允許的抖動(dòng)或相位噪聲水平要比超高速通訊系統(tǒng)要低。例如Sonet/SDH規(guī)范允許數(shù)微微秒數(shù)量級(jí)的時(shí)鐘抖動(dòng)。但是對(duì)于 一個(gè)工作在100M 點(diǎn)/秒采樣率、輸入模擬信號(hào)頻率在70~200MHz之間這樣一個(gè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器而言，抖動(dòng)就必須小于1ps。