高速ADC設(shè)計中不可忽視的一個參數(shù)-時鐘jitter--補(bǔ)寫
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?初次接觸高速ADC的時候,師傅跟我說一定要讓輸入的采樣時鐘的jitter滿足設(shè)計需求,但是我在問您師傅到底是什么樣的需求的時候,師傅說去看DATASHEET,,但是我翻遍了整個DATASHEET,也沒發(fā)現(xiàn)有哪里講對輸入采樣時鐘jitter的要求,經(jīng)過幾天的資料查找,終于發(fā)現(xiàn)了這里面的問題,,
在我的上一篇文章里面有詳細(xì)的jitter的求解問題
為什么要討論這個jitter?到底這個jitter應(yīng)該多大?
討論之前需要了解一下ENOB
我們都知道ADC有一個衡量性能的參數(shù):分辨率位數(shù),高速ADC一般都是12位以上的,,可以說一個ADC的最小分辨率和這個分辨率位數(shù)有很大的關(guān)系,,但是我們知道ADC肯定會有一個噪聲問題的,,假設(shè)ADC的噪聲比你輸入信號的最小分辨率還小,,那么你這個分辨率位數(shù)的最后幾位就有可能沒有意義了,,所以ADC還有一個參數(shù)ENOB,,有效位數(shù)。比如說一個12位的ADC,他的有效位數(shù)是11,那么你采樣得到的信號12位紅最后一位根本沒用,因為他和噪聲是一個數(shù)量級,你測出來也沒用,,不知道他到底是有用信號還是噪聲。所以真正對ADC有意義的參數(shù)是ENOB
有趣的是ADC的ENOB并不是一個定值,因為他和ADC的噪聲有關(guān),對于同一款A(yù)DC,如果噪聲大了,那么他的ENOB就小了,噪聲小了,ENOB就大了
我們可以去翻看不同ADC的DATASHEET,會發(fā)現(xiàn)里面有一個ENOB,,假如我們需要一個ENOB是12位的(你的設(shè)計到底需要多少位ENOB和你的軟件數(shù)據(jù)處理有關(guān)也月硬件設(shè)計有關(guān),可以參看我前一篇文章,有講解硬件上的要求),你翻看了一款14位的ADC,發(fā)現(xiàn)ENOB是12.5,大于12,你可能很開心,覺得能滿足,但是不然。DATASHEET上給出的ENOB是該芯片最大ENOB,,因為你的設(shè)計,你可能達(dá)不到這么高。
都有哪一些參數(shù)影響ENOB
ENOB是與信噪比密切相關(guān)的一個參數(shù),基本上SNR=6.02ENOB+1.72,粗略公式,詳細(xì)看前一篇文章,所以信噪比越大,ENOB越大,,其實還挺容易理解,因為信噪比越大,說明噪聲越小,當(dāng)然信號的ENOB越大,
SNR和誰有關(guān)?
ADC的SNR分為三部分:量化噪聲,熱噪聲,抖動噪聲
量化噪聲:ADC固有的噪聲,定值,沒啥好說
熱噪聲:與ADC本身的工藝制作有關(guān),基本上算是個定值,
抖動噪聲:分為兩部分,一部分是時鐘抖動,一部分是孔徑抖動。孔徑抖動jitter,每一款A(yù)DC中都會給出詳細(xì)的參數(shù)的,我們知道ADC采集數(shù)據(jù)需要經(jīng)過采樣保持兩個過程,ADC中的采樣也是需要花一些時間的,并不是每次我們讓他采樣的時候,他得會立刻采樣,總有一個相應(yīng)時間,所以造成了每次采樣的點都有一個微小的抖動jitter。這是ADC的工藝原因。。時鐘抖動jitter和孔徑抖動jitter都會造成采樣點的漂移,,造成每一次的采樣點都有一個小偏差,然而我們在做軟件處理的時候,我們會吧這些數(shù)據(jù)當(dāng)成理想采集出來的處理,所以這就引入了誤差。。就帶來了噪聲。
第一幅圖是jitter、fin(被采樣信號頻率)、SNR之間的關(guān)系,紅色代表SNR_jitter,綠色代表SNR_ADC,從上往下是不同fin對應(yīng)的SNR,頻率是從上依次1MHz,到501MHZ,步長50MHz。
第二幅圖是jitter、fin、ENOB之間的關(guān)系,從上往下是不同fin對應(yīng)的SNR,頻率是從上依次1MHz,到501MHZ,步長50MHz。
從圖中可以看出:fin越高,信噪比越小,ENOB越??;jitter越大,信噪比越小,ENOB越小。
對于低速信號采集的時候,其實大可不必關(guān)心jitter,因為這時候的噪聲主要由熱噪聲引起的,即便時鐘jitter達(dá)到上千fs影響也不大;但是當(dāng)采集信號頻率達(dá)到100MHz以上的時候,就需要非常小心,這時候可能對時鐘jitter的要求就要小于幾百fs,甚至更低。
被采集的信號頻率越高越需要注意jitter