综述抖动和SNR

　　您在使用一个高速模数转换器（ADC） 时，总是期望性能能够达到产品说明书载明的信噪比（SNR） 值，这是很正常的事情。您在测试ADC 的SNR 时，您可能会连接一个低抖动时钟器件到转换器的时钟输入引脚，并施加一个适度低噪的输入信号。如果您并未从您的转换器获得SNR 产品说明书标称性能，则说明存在一些噪声误差源。如果您确信您拥有低噪声输入信号和一种较好的布局，则您的输入信号频率以及来自您时钟器件抖动的组合可能就是问题所在。您会发现"低抖动"时钟器件适合于大多数ADC 应用。但是，如果ADC 的输入频率信号和转换器的SNR 较高，则您可能就需要改善您的时钟电路。

　　信噪比是音箱回放的正常声音信号与无信号时噪声信号（功率）的比值。用dB表示。例如，某音箱的信噪比为80dB,即输出信号功率比噪音功率大80dB.信噪比数值越高，噪音越小。"噪声"的简单定义就是："在处理过程中设备自行产生的信号",这些信号与输入信号无关。对于MP3播放器来说，信噪比都是一个比较重要的参数，它指音源产生不失真声音信号强度与同时发出噪音强度之间的比率称为信号噪声比，简称信噪比（Signal/Noise），通常以S/N表示，单位为分贝（dB）。对于播放器来说，该值当然越大越好。它也指在规定输入电压下的输出信号电压与输入电压切断时，输出所残留之杂音电压之比，也可看成是不失真声音信号强度与同时发出的噪音强度之间的比率，通常以S/N表示。一般用分贝（dB）为单位，信噪比越高表示音频产品越好，常见产品都选择60dB以上。

　　低抖动时钟器件充其量有宣称的1 微微秒抖动规范，或者您也可以从一个FPGA生成同样较差的时钟信号。这会使得高速ADC 产生SNR 误差问题包括ADC 量化噪声、差分非线性（DNL） 效应、有效转换器内部输入噪声和抖动。利用式（1） 中的公式，您可以确定抖动是否有问题，公式给出了外部时钟和纯ADC 抖动产生的ADC SNR 误差。

　　在式（1）中，fIN 为转换器的输入信号频率。另外，tJITTER-TOTAL 为时钟信号和ADC时钟输入电路的rms 抖动。请注意，fIN 并非时钟频率（fCLK）。外部时钟器件到ADC 的1 微微秒抖动适合于一些而不是所有高速ADC 应用，如图1 所示。

图1抖动产生的SNR 为输入信号的函数

　　式（1） 让您能够计算出特定ADC 的要求时钟抖动估计值。例如，一个70 dB SNR 的ADC,输入信号为100 MHz,您可以计算得到tJITTER_TOTAL 的值为503 微微秒。如果输入ADC 孔径抖动为150 微微秒，则由式（2） 可得到一个较高的外部时钟抖动要求估计值。

　　在式（2） 中，tJITTER-CLK为注入ADC 时钟的抖动，而tJITTER-ADC为ADC 的孔径抖动、时钟振幅和斜率。继续我们的估算，我们让tJITTER-ADC 只与ADC 的150 微微秒内部抖动相等，并忽略时钟振幅和斜率的影响。利用式（2），tJITTER-CLK 的高估值为480 微微秒。

　　在本文中，我们只初步研究了改善高速ADC 时钟信号背后存在的一些问题。我们需要更多地关注时钟振幅和斜率，因为它们影响系统抖动。另外，我们还需要知道如何实施低抖动时钟电路的硬件部分。

　　在本文介绍的第二种时钟设计之中，您需要认真关注几件事情。时钟抖动在ADC 输入频率和实际时钟抖动方面影响ADC 的SNR 性能。另外，不要总是相信时钟器件厂商！在您转向产品以前，请使用ADC 厂商提供的评估板来测试您的时钟源。您会对终结果更为欣喜。