本文摘要：LTC2389 的产物手册图 7a 和 7b 通常它需要一个可具有高达 1nsRMS 发抖的函数发生器。经常需要接纳一个高质量的 RF 发生器或晶体振荡器以从 16 或 18 位 ADC 获得最佳的 SNR 值纵然在相对较低的输入频率下也不破例。 本文我将使用安装了 LTC2389-18 2.5Msps 18 位 ADC 和 LTC PScope 软件的 DC1826A-A 演示板来说明 发抖对于 SNR 性能的影响以及怎样降低一个噪声时钟源的发抖。

LTC2389 的产物手册图 7a 和 7b

通常它需要一个可具有高达 1nsRMS 发抖的函数发生器。经常需要接纳一个高质量的 RF 发生器或晶体振荡器以从 16 或 18 位 ADC 获得最佳的 SNR 值纵然在相对较低的输入频率下也不破例。

本文我将使用安装了 LTC2389-18 2.5Msps 18 位 ADC 和 LTC PScope 软件的 DC1826A-A 演示板来说明 发抖对于 SNR 性能的影响以及怎样降低一个噪声时钟源的发抖。

该 SNR 是通过将低于全标度的输入电平 (-1.047dBFS) 加至已测 SNR 获得的。ADC 之 CNV 输入端上的 18.8psRMS 发抖可接纳一台 Agilent Infiniium 9000 系列示波器或同等档次的示波器举行丈量。基于发抖和输入频率的 SNR 理论极限值为

图 2：DC1826A-A 之 CNV 输入端上的 RMS 发抖 (接纳 SMB100A 时钟源)

作为基线DC1826A-A 的时钟输入接纳一个罗德与施瓦茨 SMB100A RF 发生器来驱动并由 Stanford Research SR1 提供模拟输入。

效果是图 1 中的 PScope 数据其发生一个 98.247dBFS SNR。

20 * log (2 * π * f IN * t jitter )

既然已经获得了一个基线 SNR 丈量效果那么如果使用一个具较高发抖的时钟源会发生什么呢? 如图 3 所示当接纳 XXXX-YYYYY (制造商及型号隐去) 发生器时测得的发抖为 76.5psRMS。

在该发抖水平下的SNR 理论极限值为 100.3dB当其与 LTC2389-18 的 98.5dB 举行 RMS 求和运算时得出的效果为 96.3dB。

图 7：TTE 带通滤波器极大地降低了发抖

图 4 的 PScope 截屏中示出的 96.2dBFS 丈量 SNR 基本吻合。

在相对较低的 20kHz 输入频率下SNR 指标降低了 2dB且附加的时钟发抖小于 60ps。在 100kHz 输入频率下SNR 将降至 86dB。

代入针对该例的数值得出的SNR 为

20 * log (2 * π * 20kHz * 18.8ps) = 112.5dB

其中：

t jitter 为 RMS 发抖

图 3：噪声时钟源在 DC1826A-A 的 CNV 输入端上发生 76.5psRMS 发抖

图 5：噪声时钟源的低通滤波降低了 CNV 输入端上的发抖

“在依然能够获得良好 SNR 效果的情况下最差情况的 ADC 时钟可怎样呢?”虽然从来没有客户直接向我提及这一问题但我简直定期地被问到有关接纳不适合高分辨率 ADC 的时钟源之问题。

图 6：噪声时钟源的低通滤波轻微改善了 SNR

图 8：TTE 带通滤波器显著地改善了 LTC2389-18 的 SNR 指标

f IN 为输入频率

问

噪声时钟源 (例如：刚刚检查的时钟源) 上的发抖可以减低吗?

接纳先前的时钟源在时钟的输出和演示板的时钟输入之间插入一个 TTE 低通滤波器。

测得的时钟发抖减小至 54.7psRMS (如图 5 所示)而最终的 SNR 则改善至 96.8dBFS (如图 6 给出的 PScope 截屏所示)。

虽然取得了小幅改善但其仍然不如基线 SNR 丈量效果那么好。接着插入一个 TTE 带通滤波器以替代低通滤波器。

现在测得的时钟发抖为 16.7psRMS (如图 7 所示)而 SNR 的丈量效果则显著地改善至 98.3dBFS (如图 8 给出的 PScope 截屏所示)。测得的 SNR 此时与基线 SNR 丈量值相同。

产物手册中给出的“SNR 与输入频率的关系曲线”显示：在本实验所接纳的 20kHz 输入频率下SNR 发生约莫 0.3dB 的滚降因此 98.8dB 的数字将调治至 98.5dB。98.5dB 与 112.5dB 的 RMS 之和为 98.3dB这近似于图 1 中获得的效果。

图 4：接纳噪声时钟源时 LTC2389-18 的 SNR 指标降低至 96.2dBFS

图 1：基线 FFT 显示：对于 LTC2389-18SNR 为 98.247dBFS

随后必须将该值与 ADC SNR 举行 RMS 求和运算以发生一个有效 SNR。检察 LTC2389 的产物手册在 2kHz 频率下用于演示板电路 (图 7a 和 7b) 的典型 SNR 为 98.8dB。

现在可以很容易的相识在评估高分辨率 ADC 时接纳低发抖时钟源的须要性。如果您现有可用的时钟源不具备足够低的发抖那么通过使用一个优良的带通滤波器对时钟实施滤波仍然能够获得上佳的 SNR 丈量效果。

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