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完美的时序:用抖动与相位噪声测量做时钟分频

作者: 时间:2012-06-09 来源:网络 收藏

图7,将所有梯形面积求和,就获得了曲线下的面积。将结果乘以2,就确定了最终的rms抖动值。
图7,将所有梯形面积求和,就获得了曲线下的面积。将结果乘以2,就确定了最终的rms抖动值。

图7中一块梯形面积的方程用于寻找两个相邻数据点对所描述的区域。将所有这些梯形面积加起来,就找到了曲线下的面积。最终的rms抖动值由两个因数对结果的缩放而决定:值的来源是,数据取自一个单边带;然而,rms抖动被假设为双边带的。假设相位噪声的两个边带对时钟频率为对称,通常是安全的。这种情况下,由于一个限幅放大器抑制了AM(幅度调制),而通过FM(频率调制),确保了对称的边带,因此就更加安全(图8)。

图8,限幅放大器抑制AM,而让FM通过,确保了对称的边带。
图8,限幅放大器抑制AM,而让FM通过,确保了对称的边带。


表2, 不同分频值的RMS抖动值

另外一个缩放因素用于转换总面积,使之不再用UI(单位间隔),而是用时间单位。这个因数在相位噪声值变化时,将rms边沿抖动值保持为相对恒定。rms抖动的方程如下:



其中,FC?是时钟频率,Ni?是第i项对每赫兹载波的相位噪声(分贝),而Fi?是第i项的偏移频率。

混叠

混叠是时钟频率降低时,rms抖动值增加的另一个原因。相位噪声图的上半部分向下混叠到新的较低频相位图上。由于相位噪声通常略高于时钟或载波频率,并随与时钟频率的偏移增加而减小,因此只有少量相位噪声被混叠。但是,当被大数除时,这个效应就会累积,变得明显。例如,图1中1280与640MHz曲线之间的差在整个图上都是恒定的6dB。于是,你会预期,表2中的两个曲线增加的rms抖动值应整体混叠,而不是仪器的本底噪声。

图9至图13中的频谱与相位噪声图显示了混叠情况。这些例子中的信号都使用AM来演示混叠,而在一个典型应用中它们是不希望出现的。图9与图10表示的是3GHz信号的频谱与相位噪声图。图中显示了在3GHz时钟频率上下400MHz频率的对称尖刺。当频谱显示两个相等的边带时,同一信号的相位噪声图包括了它们从一个3GHz载波进入一个毛刺400MHz的效应。然后,一个四分电路对3GHz信号做分频,产生750MHz。


图9,对称毛刺以400 MHz频率出现在3 GHz时钟频率的上下方。


图10,当频谱显示两个相等边带时,相同信号的相位噪声图将其效应结合到3 GHz载波的一个400 MHz尖刺内。然后一个四分电路将3 GHz信号分频,生成750 MHz。

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