【導(dǎo)讀】時鐘接口閾值區(qū)間附近的抖動會破壞ADC的時序。例如，抖動會導(dǎo)致ADC在錯誤的時間采樣，造成對模擬輸入的誤采樣，并且降低器件的信噪比（SNR）。降低抖動有很多不同的方法，但是，在get降低抖動的方法前我們必須找到抖動的根本原因！
時鐘抖動，why？
時鐘抖動的根本原因就是時鐘和ADC之間的電路噪聲。隨機(jī)抖動由隨機(jī)噪聲引起，主要隨機(jī)噪聲源包括
● 熱噪聲(約翰遜或奈奎斯特噪聲)，由載流子的布朗運動引起。
● 散粒噪聲，與流經(jīng)勢壘的直流電流有關(guān)，該勢壘不連續(xù)平滑，由載流子的單獨流動引起的電流脈沖所造成。
● 閃爍噪聲，出現(xiàn)在直流電流流動時。該噪聲由攜帶載流子的半導(dǎo)體中的陷阱引起，這些載流子在釋放前通常會形成持續(xù)時間較短的直流電流。
● 爆裂噪聲，也稱爆米花噪聲，由硅表面的污染或晶格錯位造成，會隨機(jī)采集或釋放載流子。
ps.以上噪聲我們曾將詳細(xì)講解過，有興趣的筒子點擊藍(lán)色字體查看~
查看時鐘信號噪聲，how？
確定性抖動由干擾引起，會通過某些方式使閾值發(fā)生偏移，通常受器件本身特性限制。查看時鐘信號噪聲通常有三種途徑：時域、頻域、相位域。
咳咳，敲黑板劃重點，以上三種途徑的具體方法如下↓↓↓
時域圖
圖1. 抖動的時域圖
時鐘抖動是編碼時鐘的樣本（不同周期）間的變化，包括外部和內(nèi)部抖動。抖動引起的滿量程信噪比由以下公式得出
舉個栗子，頻率為1 Ghz，抖動為100 FS均方根值時，信噪比為64 dB。在時域中查看時，x軸方向的編碼邊沿變化會導(dǎo)致y軸誤差，幅度取決于邊沿的上升時間。孔徑抖動會在ADC輸出產(chǎn)生誤差，如圖2所示。抖動可能產(chǎn)生于內(nèi)部的ADC、外部的采樣時鐘或接口電路。
圖2. 孔徑抖動和采樣時鐘抖動的影響
圖3顯示抖動對信噪比的影響。圖中顯示了5條線，分別代表不同的抖動值。x軸是滿量程模擬輸入頻率，y軸是由抖動引起的信噪比，有別于ADC總信噪比。
圖3. 時鐘抖動隨模擬信號增大而提升信噪比
由抖動引起的信噪比和有效位數(shù)(ENOB)的關(guān)系由以下公式定義：
SNR = 6.02 N + 1.76 dB
其中N =有效位數(shù)。滿量程100 MHz輸入時，14位有效位數(shù)要求均方根抖動不超過0.125 ps或125 fs。該公式假定ADC具有無限分辨率，其中的唯一誤差是由時鐘抖動產(chǎn)生的噪聲。
圖4. 由抖動產(chǎn)生的理論信噪比和有效位數(shù)與滿量程正弦波模擬輸入頻率的關(guān)系
頻域圖
近載波噪聲出現(xiàn)在采樣時鐘中心頻率和等于信號帶寬一半的單邊帶(SSB)失調(diào)之間。寬帶噪聲的范圍從單邊帶失調(diào)到½時鐘接收器帶寬。
圖5. 頻域圖
時間的乘法運算是在頻域中進(jìn)行卷積。因此，時鐘上在頻域上的任何“裙邊”都會施加于數(shù)字信號。這會增加信號的EVM，降低整體性能。卷積到采樣信號上的噪聲量取決于模擬頻率與采樣頻率的關(guān)系。
圖6.卷積到采樣信號上的噪聲取決于模擬頻率和采樣頻率的關(guān)系
相位域圖
相位噪聲由每個時鐘周期之間的時間變化引起。最終結(jié)果是時鐘信號在基波頻率周圍變化，這一頻率范圍變化會降低ADC的信噪比。
圖7.抖動的相位域圖
圖8所示的例子中，−66 dBc的雜散增加到78 MHz時鐘上，用來將ADC采樣控制在30.62 MHz模擬信號。
圖8. 使用噪聲時鐘采樣時的30.62 MHz信號
雜散為−74.1 dBc，按以下公式計算：
時鐘設(shè)計人員通常會提供一個相位噪聲，但不提供抖動規(guī)格。相位噪聲規(guī)格可以轉(zhuǎn)換為抖動，首先確定時鐘噪聲，然后通過小角度計算將噪聲與主時鐘噪聲成分進(jìn)行比較。相位噪聲功率通過計算圖9中的灰色區(qū)域積分得出。
圖9. 對編碼帶寬的近載波到時鐘輸出噪聲進(jìn)行積分計算
高度為−160 dBc，寬度為10 KHz至245.76 MHz。因此，
10×log(245.7e6 − 10e3)
= 83.9 dB，−160 + 83.9 dB
= 76.1 dBc
得出積分噪聲。
載波的失調(diào)不同，噪聲的斜率也不同。例如，A1區(qū)域通常為1/f噪聲，而A4區(qū)域則視為寬帶噪聲。
圖10.在頻率范圍內(nèi)的噪聲變化情況
A =面積=積分相位噪聲功率(dBc)抖動可以通過對編碼帶寬的近載波到時鐘輸出的噪聲進(jìn)行積分計算確定。頻率范圍應(yīng)分為較小的頻帶，然后相加得到總的結(jié)果：A = 10 log10 (A1 + A2 + A3 + A4)
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