然而,实际达到的SNR将受到该抖动和固有ADC噪声的共同影响。图2 FFT波形的SNR(76db)与根据时钟抖动得出的估算值(72.2db)的和平方根将得出70.68db的复合SNR。
为了检验这一估算值,图4显示了采用此时钟IC作为采样时钟的相应ADC FFT波形。所达到的SNR接近基于时钟抖动的估算值,体现了时钟抖动对ADC性能的影响至关重要。
图4:采用时钟IC的14位ADC的FFT波形。模拟输入频率= 170MHZ,时钟频率= 122.88MHz。SNRFS =70.75db。
应该强调的是,公式2中的抖动是宽带均方根抖动。抖动带宽有时被认为是ADC编码输入的有效带宽。由于该ADC是个采样系统,编码输入的宽带噪声在奈奎斯特频带内可能被混叠多次。被混叠的抖动带宽的有效数字等于将奈奎斯特带宽除以编码输入的带宽。(见参考文献3提供的详细方案)。但如果时钟边沿的压摆率很快速,在编码输入处噪声电压到时间误差(抖动)的转换将被衰减。通过在编码输入之前改善时钟边沿和保持很高的压摆率可获得最佳的性能。在这些条件下,将抖动进行高达奈奎斯特频率的积分就可提供一个合理的估算,因为上述相关性表明了该时钟抖动对ADC SNR的影响。
尽管上述讨论的重点是ADC,本底噪声和DAC的SNR由于高抖动采样时钟会以类似方式下降。
采样时钟的宽带抖动并不是采样时钟频谱纯度的唯一需要考虑的方面。“近载波”(close-in)相位噪声3也会影响系统性能。
不过近载波相位噪声对SNR的影响甚微,更重要的影响来自相邻信道信号产生的相位噪声,可以使一个“有用”信号失真。这种效应类似于模拟混频过程中的相位噪声相互混频。转换器的编码过程本质上是复制混频过程。编码时钟和模拟输入信号在时域中相乘。这相当于在频域中进行大家熟知的卷积。如图5所示,其结果是造成在编码时钟上的任何相位噪声裙缘将被复制在采样输入信号上。基于编码率和采样信号之间的频率比例,关于每个载波幅度的相对相位噪声将被修改。一个强相邻信道信号的相位噪声裙缘扩展到一个有用弱信道时,并有效地使后者失真,问题就出现了。图6的FFT波形体现了这种效应。在此图中,一个ADC采样一个小的有用信号,但存在很强的相邻干扰,干净时钟条件和高相位噪声条件相重叠。可以看出,时钟的相位噪声裙缘在强干扰上被复制,并扩展到有用信号的频带中。取决于所采用的调制标准,相位噪声频率偏移可从数十kHz扩展至数MHz。
图5 :频谱分析仪波形图:层叠在干净时钟上的带高相位噪声的编码。
图6 :强干扰的相位噪声扩展到“有用”信号频段。