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同步数据转换器阵列的采样时钟

发布时间:2021-07-30 作者: 来源: 阅读量:0

[摘要]时钟生成器件包含抖动衰减功能、内部VCO以及各种输出和很多同步管理功能,现已问世,它能解决这个系统问题。在很多实际应用中,数据转换器阵列所需的大量时钟已经超出了单个IC元件所能提供的极限。

时钟生成器件包含抖动衰减功能、内部VCO以及各种输出和很多同步管理功能,现已问世,它能解决这个系统问题。在很多实际应用中,数据转换器阵列所需的大量时钟已经超出了单个IC元件所能提供的极限。

 

  无线通信系统从3G到4G和LTE的演进是推动高速数据转换和同步的关键技术因素。在蜂窝基站应用中,多种因素共同作用,提高了数据带宽要求。主要的因素是,订阅数量的增加导致对更为丰富的多媒体内容的需求,以及对于使用全球蜂窝基础设施的机器间通信的新应用需求。在含有大型数据转换器阵列的复杂系统中,处理更大的数据量要求从天线到处理单元具有高SNR(信噪比)。从时钟角度来讲,SNR受限于采样时钟的相位噪声。较差的相位噪声性能会造成抖动并增加EVM(误差矢量幅度),从而严重降低SNR,影响系统性能。一般而言,时钟信号质量用抖动来表示,其定义为目标带宽内的相位噪声积分。

 

  在大型数据转换器阵列中,当不同阵列的时钟之间需要同步时,通道间偏斜便是一个关键要求。这类系统的性能取决于同步数据阵列,因此对不同数据转换器之间的偏斜很敏感。功耗也是一个考虑因素。较高的功耗降低了系统效率,使温度升高并增加冷却成本和引线,且增加了潜在故障率。从商业角度出发,器件数和电路板空间同样是很重要的,应加以控制。

 

  实现时钟对齐和通道偏斜最小化目标的常见做法是使用确定性 也就是说,重复用于所有器件和所有上电时序。在JESD204B系统中,需要对齐本地多帧时钟(LMFC),以实现确定性延迟。接口通过子类1(SYSREF)或子类2(SYNC)定义调用发送和接收器件的LMFC复位与对齐。系统中的不确定性延迟使得在1个LFMC周期内实现LMFC的对齐变得更为困难。因此,前文提到的带高精度对齐功能的时钟树结构可以帮助系统设计人员满足LMFC对齐要求。

 

  常见通信系统的额外复杂性在于,大部分RF前端元件依赖串行接口连接到发送/接收模块,要求数据和时钟通过数字处理器或FPGA来嵌入/消除。这个过程通常会产生干扰基准时钟抖动,要求在较大的RF时钟生成和分配器件中集成抖动衰减能力。

 

  适用于采用分布式大型数据转换器阵列的各种不同系统,范围涉及无线基础设施、军用雷达以及测试与测量系统。最近5G通信系统提出的更高频率和带宽调制方案的基础是多RF输入/输出接口的当前趋势,需要更多的数据转换通道。此外,在某些最新的5G架构方案中,相位阵列天线出现的频率很高,它是降低功耗、提升输出容量的一种途径。

 

  大型数据转换器阵列的另一个重要使用场景是测试与测量系统,这类系统要求以高采样速率捕获大量数据、引入的噪声尽可能低,并要求同步处理。这些系统同样需要大量的同步时钟。类似地,在高级医疗成像系统中,数据处理吞吐速率非常高,且要求并行数据采集路径能同步操作。


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