振荡器相位噪声到时间抖动转换方法研究

本文主要探讨了在现代高速ADC设计中如何处理采样时钟的相位噪声问题，以确保高信噪比（SNR）的实现。随着技术的发展，如AD9445和AD9446这类高级ADC已经能提供低至60 fs的均方根（rms）孔径抖动，这要求采样时钟的抖动极低，以防止影响ADC的整体性能。然而，许多振荡器通常使用相位噪声而非时间抖动来描述其特性，这对于理解其对采样过程的影响是一个挑战。 文章的作者Walt Kester提出了一个方法，旨在将振荡器的相位噪声转换为时间抖动，以便更直观地评估其对ADC采样过程的影响。相位噪声是指在振荡器输出中，相对于特定频率（fo）的1 Hz带宽内的噪声功率与信号幅度的比值，它反映了信号稳定性的程度。非理想振荡器产生的相位噪声会在频谱上表现为随频率变化的噪声功率。 采样过程本质上是模拟输入信号与采样时钟进行时域乘法，这在频域上表现为卷积。如果采样时钟有相位噪声，它会与输入信号的频谱在频域上混合，导致“近载波”相位噪声会模糊相邻频率成分，降低频谱分辨率，而“宽带”相位噪声则会整体上降低信噪比。公式1通常使用单边带相位噪声来衡量这种影响，这在评估ADC性能时至关重要。 通过将振荡器的相位噪声转换为时间抖动，工程师可以更好地理解和控制采样时钟的稳定性，从而优化ADC的设计和系统性能。这种方法有助于确保在实际应用中，如通信系统、信号处理和测量设备中，能够达到所需的高精度和低噪声水平。本文的贡献在于提供了一种实用工具，使得设计者能够在分析和设计时更准确地处理振荡器的相位噪声问题，从而提升整个系统的性能指标。