关键词：对附妙：时钟孔径抖动；时钟噪声.PDF

高速数据采集系统时钟设计 刘布民 王旭东 罗 刚 电子科技大学微电子与固体电子学院四川成都610054 电子科技大学自动化工程学院 四川成都610054成都电子机械高等专科学校 四川成都610031 摘要 本文详细阐述了高速数据采集系统中， 基频上产生同样相位噪声。时钟既怕被干扰，又是 时钟发生电路的设计。对于出现的时钟噪声、 潜在的噪声源，采样时钟通路上的高速逻辑电路会 孔径抖动和抗干扰问题，以及高速时钟信号差 在时钟边沿上引入宽带噪声，因此时钟应尽可能与 分传送等技术进行了深入探讨，并给出解决方 系统数字部分隔离. 案。 采样时钟必须具备低相位噪声，因而必须采用 关键词:对附妙:时钟孔径抖动;时钟噪声 晶体振荡器，不能使用RC振荡器或张驰振荡器。 晶体振荡器应该使用双极型或场效应管型分立器 高速时钟差分传送 构成对于高频时钟电路，声表面波晶体振荡器 1.引言 (SurfaceAcousticWaveOscillator)为首选使用。其 电路结构如图1所示。 随着高速数据采集系统的快速发展和复杂性 的提高，采样系统有效的时序控制显得越来越严 COLPITTSOSCILLATOR 峻，因此必须设计高可行性的时钟电路，以及对时 序进行严格的分析，从而将由于时钟干扰所带来的 系统误差减至最小。为了达到高精确的数据采样传 侧 TPUI 输和高质童的系统动态性能，本文通过对时钟设计 的优化，提高采样系统的动态参数，对高速数据采 集系统的时钟进行了设计。 2.采样时钟振荡器的设计 图1声表面波晶体振荡器 在采样系统中，相比由于ADC内部孔径抖动， 晶振输出滩波原理图如图2所示。带通滤波器 输入模拟信号频率较高时，孔径抖动是使模数转换 用以去除采样频率附近其他频 率，低通滤波除去 器(ADC)值噪比(SNR)和有效位数 (SNOB)下降 带通滤波器未能消除的采样频率谐波成分。宽带比 的一个重要原因。孔径抖动是指ADC采样时钟各个 较器将正弦波转换成数字信号输出。昂贵的时钟发 周期之间出现的相位抖动，是由于各时钟周期边沿 生器并不总是带来最佳的系统性能.很多折衷方案 出现时刻的不确定度所导致。因而孔径抖动也被称 均与时钟抖动、相位噪声和转换器性能有关。必须 为相位抖动。孔径抖动实际上导致了采样间隔的不 了解这些折衷方案，就能以最低的成本为应用系统 确定，当以标称的时间间隔对采样信号进行重构 选择最佳的时钟。 时，必然包含电压误差导致的噪声。其中孔径抖动 茜 所造成的嗓声在高频物入信号下尤其严重.在不改 变时钟电路条件下，在ADC和模拟信号输入间增加 高性能采样保持器，可以明显改善高速ADC在高频 输入下的SNR性能，使得孔径抖动所导致的电压误 差降至最小.系统的性能大多取决于时钟抖动，所 以仔细评估是相当重要的。 总的有效时间抖动由窄带和宽带分量两部分 频率分盆组成。采样时钟振荡器可能具有窄带相位 噪声。以采样频率为中心的窄带嗓声效应会在信号 图2 晶振输出滤波原理图 3.采样时钟噪声处理 采样时钟电路应该与系统中的数字噪声相 隔离，并且强化去祸合接地，由于时钟信号按模 拟信号对待，因此必须模拟接地，因为由于采样 时钟相位噪声会使得SNR下降。采样时钟信号必 须