“在依然能夠獲得良好 SNR 結(jié)果的情況下，最差情度的 ADC 時(shí)鐘可怎樣呢?”雖然從來沒有客戶直接向我提及這一問題，不過我的確定期地被問到有關(guān)采用不適合高分辨率 ADC 的時(shí)鐘源之問題。通常，它需要一個(gè)可具有高達(dá) 1nsRMS 抖動(dòng)的函數(shù)發(fā)生器。常常需要采用一個(gè)高質(zhì)量的 RF 發(fā)生器或晶體振蕩器以從 16 或 18 位 ADC 獲得最佳的 SNR 值，即使在相對(duì)較低的輸入頻率下也不例外。我將使用安裝了 LTC2389-18 2.5Msps 18 位 ADC 和 LTC PScope 軟件的 DC1826A-A 演示板，來說明抖動(dòng)對(duì)于 SNR 性能的影響以及怎樣降低一個(gè)噪聲時(shí)鐘源的抖動(dòng)。

作為基線，DC1826A-A 的時(shí)鐘輸入采用一個(gè)羅德與施瓦茨 SMB100A RF 發(fā)生器來驅(qū)動(dòng)，并由 Stanford Research SR1 提供模擬輸入。結(jié)果是圖 1 中的 PScope 數(shù)據(jù)，其產(chǎn)生一個(gè) 98.247dBFS SNR。該 SNR 是通過將低于全標(biāo)度的輸入電平 (-1.047dBFS) 加至已測(cè) SNR 獲得的。ADC 之 CNV 輸入端上的 18.8psRMS 抖動(dòng)可采用一臺(tái) Agilent Infiniium 9000 系列示波器或同等檔次的示波器進(jìn)行測(cè)量。基于抖動(dòng)和輸入頻率的 SNR 理論極限值為 20 * log (2 * π * fIN * tjitter) ，其中的 tjitter 為 RMS 抖動(dòng)，fIN 為輸入頻率。代入針對(duì)該例的數(shù)值得出的 SNR 為 20 * log (2 * π * 20kHz * 18.8ps) = 112.5dB。隨后必須將該值與 ADC SNR 進(jìn)行 RMS 求和運(yùn)算以產(chǎn)生一個(gè)有效 SNR。查看 LTC2389 的產(chǎn)品手冊(cè)，在 2kHz 頻率下用于演示板電路 (圖 7a 和 7b) 的典型 SNR 為 98.8dB。產(chǎn)品手冊(cè)中給出的“SNR 與輸入頻率的關(guān)系曲線”顯示：在本實(shí)驗(yàn)所采用的 20kHz 輸入頻率下，SNR 產(chǎn)生大約 0.3dB 的滾降，因此 98.8dB 的數(shù)字將調(diào)節(jié)至 98.5dB。98.5dB 與 112.5dB 的 RMS 之和為 98.3dB，這近似于圖 1 中獲得的結(jié)果。

圖 1：基線 FFT 顯示：對(duì)于 LTC2389-18，SNR 為 98.247dBFS

圖 2：DC1826A-A 之 CNV 輸入端上的 RMS 抖動(dòng) (采用 SMB100A 時(shí)鐘源)

既然已經(jīng)獲得了一個(gè)基線 SNR 測(cè)量結(jié)果，那么假如使用一個(gè)具較高抖動(dòng)的時(shí)鐘源會(huì)發(fā)生什么呢? 如圖 3 所示，當(dāng)采用 XXXX-YYYYY (制造商及型號(hào)隱去) 發(fā)生器時(shí)，測(cè)得的抖動(dòng)為 76.5psRMS。在該抖動(dòng)水平下的SNR 理論極限值為 100.3dB，當(dāng)其與 LTC2389-18 的 98.5dB 進(jìn)行 RMS 求和運(yùn)算時(shí)，得出的結(jié)果為 96.3dB。圖 4 的 PScope 截屏中示出的 96.2dBFS 測(cè)量 SNR 基本吻合。在相對(duì)較低的 20kHz 輸入頻率下，SNR 指標(biāo)降低了 2dB，且附加的時(shí)鐘抖動(dòng)小于 60ps。在 100kHz 輸入頻率下，SNR 將降至 86dB。

圖 3：噪聲時(shí)鐘源在 DC1826A-A 的 CNV 輸入端上產(chǎn)生 76.5psRMS 抖動(dòng)

圖 4：采用噪聲時(shí)鐘源時(shí) LTC2389-18 的 SNR 指標(biāo)降低至 96.2dBFS