【導(dǎo)讀】在所有器件特性中，噪聲可能是一個(gè)特別具有挑戰(zhàn)性、難以掌握的設(shè)計(jì)課題。本文主要介紹時(shí)鐘噪聲對(duì)于高速DAC相位噪聲的影響。
DAC相位噪聲來源
對(duì)于高速DAC來說，相位噪聲主要來自以下幾個(gè)方面：時(shí)鐘噪聲、電源噪聲，以及內(nèi)部噪聲與接口噪聲。
圖1：DAC相位噪聲來源 （圖片來源：ADI）
其中最重要的兩個(gè)來源是時(shí)鐘噪聲與電源噪聲。本文將主要介紹時(shí)鐘噪聲對(duì)于DAC相位噪聲的影響。
時(shí)鐘相位噪聲的產(chǎn)生
DAC時(shí)鐘是DAC中產(chǎn)生相位噪聲的首要原因。時(shí)鐘決定何時(shí)發(fā)送下一樣本，故相位（或時(shí)序）中的任何噪聲都會(huì)直接影響輸出的相位噪聲。
圖2：時(shí)鐘與相位噪聲的相關(guān)性（圖片來源：ADI）
如上圖所示，時(shí)鐘對(duì)相位噪聲的影響，可以視作各相繼離散值與一個(gè)矩形函數(shù)相乘，其時(shí)序由時(shí)鐘定義。
圖 3 相位噪聲卷積（圖片來源于ADI）
如上圖所示，在頻域中，乘法轉(zhuǎn)換為卷積運(yùn)算。結(jié)果，期望的頻譜被時(shí)鐘相位噪聲所破壞。
信號(hào)頻率與相位噪聲
信號(hào)頻率與時(shí)鐘頻率之比，相對(duì)于載波的噪聲放大或縮小，信號(hào)頻率每降低一半，噪聲改進(jìn)6 dB。為了證明這一點(diǎn)，下圖是不同頻率（5GHz、1GHz、500MHz）下，混入一個(gè)帶有輕度100kHz相位偏移的調(diào)制時(shí)鐘信號(hào)（精密受控），來模擬相位噪聲，來看看信號(hào)頻率與相位噪聲的關(guān)系。
圖4：帶100kHz相位調(diào)制的時(shí)鐘輸出相位噪聲 （圖片來源：ADI）
我們可以看到，從5GHz時(shí)鐘到500MHz DAC輸出觀測20dB降幅，從500MHz輸出到1GHz輸出觀測到6dB增幅。
降低DAC相位噪聲
選擇一個(gè)性能良好的晶振，對(duì)于處理相位噪聲可以達(dá)到事半功倍的效果。
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晶振可以分為有源晶振和無源晶振兩種，下表對(duì)兩種晶振進(jìn)行了比較：
對(duì)于不同類型晶振特點(diǎn)和典型應(yīng)用的比較，下表中做了詳細(xì)地分析：
想了解如何通過Digi-Key網(wǎng)站，快速進(jìn)行低相位噪聲晶振的選型，可以參考下面這篇文章——如何選擇低相位噪聲晶振？
本文小結(jié)
綜上所述，了解噪聲發(fā)生的原因，我們才能對(duì)癥下藥。時(shí)鐘噪聲對(duì)于DAC相位噪聲的影響很大，因此選擇一個(gè)高精度的晶振可能是最簡單可行的方案。
來源：DigiKey，作者：Alan Yang
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