27 октября 2015

Ian Beavers, Analog Devices
Для обеспечения наилучших эксплуатационных характеристик входы тактирования АЦП (CLK+ и CLK-) следует питать дифференциальным сигналом. Такой сигнал, как правило, связан по переменному току с CLK+ и CLK- через трансформатор или конденсаторы. Эти входы имеют внутреннее напряжение смещения и не требуют дополнительного внешнего смещения.
Высокоскоростные АЦП с высоким разрешением чувствительны к качеству сигнала тактирования. Для достижения высокого ОСШ (SNR) в высокоскоростных АЦП необходимо аккуратно подбирать среднеквадратическое значение джиттера (дрожания фазы сигнала) по отношению к входной частоте. Среднеквадратическое значение дрожания фазы сигнала тактирования может привести к ограничению ОСШ даже наилучших АЦП, особенно при высоких частотах входного сигнала. Снижение ОСШ на заданной входной частоте (fA) только из-за дрожания фронта сигнала (tJ) можно рассчитать по следующей формуле:
SNR = 20Lg(2×3.14×fA×tJ)
В этом выражении СКЗ дрожания фронтов сигнала представляет собой среднеквадратическое значение дрожания фазы из всех источников, включая входной тактовый сигнал, аналоговый входной сигнал и собственное дрожание фронтов АЦП. Задачи с уменьшением частоты дискретизации интермодуляционной несущей особенно чувствительны к джиттеру, как показано на рисунке. При увеличении входной частоты аналогового сигнала АЦП в три раза ОСШ падает на 10 дБ при неизменном значении СКЗ джиттера сигнала тактирования.
График показывает, ограничения ОСШ на различных частотах входного сигнала, налагаемые разными среднеквадратическими значениями джиттера сигнала тактирования. Необходимо заметить, что по мере увеличения входной частоты, необходимы все меньшие среднеквадратические значения джиттера для обеспечения ОСШ (соответствующего более низким входным частотам). Например, среднеквадратическое значение джиттера в 200 фс ограничивает ОСШ АЦП на уровне не выше 70 дБ при входной частоте 250 МГц, однако для входного сигнала частотой 1 ГГц потребуется среднеквадратическое значение джиттера тактового сигнала не более 50 фс для обеспечения того же ОСШ.

В случаях, когда дрожание фронтов сигнала тактирования может влиять на динамический диапазон АЦП, следует рассматривать сигнал тактирования как аналоговый входной сигнал. Чтобы избежать модуляции сигнала тактирования «цифровым шумом», разделяйте источники питания драйверов тактового сигнала и драйверов выходных цепей АЦП. В случае, если тактовый сигнал получается из другого источника (стробированием, делением или другими методами), он должен быть привязан по времени к исходному сигналу тактирования на последнем этапе преобразования. Более полное описание доступно в AN-501: Неопределенность фронтов и качество систем АЦП и AN-756: Сэмплирующие системы и эффекты шумов фазы и джиттера сигнала тактирования.