这是3部分系列文章的第2部分:

• 第1部分:数据转换器中数字串扰的影响

• 第3部分:时钟上的数字数据信号串扰

从数字数据信号到数据转换系统的时钟信号的串扰的影响是什么?这是一个比从数字位到信号路径的串扰更模糊的问题，这是本系列的前一篇文章中讨论的主题:第1部分。数据转换器中数字串扰的影响．

数据转换器的数据手册经常提到，尽量减少数据转换器时钟上的串扰是很重要的。当被问及当它存在时会发生什么时，许多工程师的见解是“它会产生噪音”。虽然这通常是正确的说法，但在更深层次上理解这一点是有价值的，这样设计工程师就可以更有效地理解和解决这类问题的电路。

阅读本文后，读者将了解数字数据信号到时钟的串扰如何引起谐波失真和其他与信号相关的错误问题。如果不了解其机制，诊断和修复这些问题可能需要很长时间。

理解本系列第一篇文章中的概念将有助于在阅读本文之前理解这些概念。

噪声如何耦合到时钟信号上

在讨论数字位串扰对数据转换器系统的影响之前，了解时钟噪声对数据转换器系统的一般影响是很重要的。

数据转换器的时钟信号看起来像数字信号。怎么会受相声的影响呢?

时钟信号在时间上标记一个点，即它越过数字信号阈值的点。如果上升/下降/过渡时间为零，那么采样瞬间将被精确定义，尽管环境中存在任何噪声。但现实世界的时钟有上升和下降的斜率。在这个过渡期间，时钟信号为。如果在过阈值附近的电压串扰，可以改变过阈值的时间点。这会在时钟上产生噪音，这通常被称为抖动。

时钟噪声对采样输入信号的影响

数据转换器时钟上的噪声影响数据转换器(即ADC输入)信号采样的时间点。如果信号随时间变化，则采样的电压将不同于最初预期的电压。

时间误差(即抖动)是时钟跃迁摆率的函数，与频率无关。这通常是一个惊喜。量化:采样电压误差为输入信号电压相对于时间的斜率，乘以时间误差。

Dv = (Dv/Dt) × Dt =斜率× Dt

请注意，该关系与时钟频率无关。唯一重要的是时钟上的皮秒级抖动，以及信号的转换率。

下面将讨论上述等式的许多重要含义。

另一种看待噪声的方法是将采样信号视为时间的函数。也就是说,

X (t) = sin (f × t)

时间分量被一般抖动时间分量所取代。

X抖动(t) = X (t +抖动)

对于一个简单的例子，我们可以假设抖动是一个正弦波。

抖动= c × sin (fj × t)

这将产生如下结果:

X抖动(t) = sin (f × [t + c × sin (fj × t)])

请注意，这与相位调制(PM)信号是相同的方程。带相位调制的正弦波是正弦波在其相位/定时位置被调制的正弦波。如果ADC使用纯时钟对Fj调制的正弦波进行采样，则会产生与ADC使用采样位置以Fj的速率抖动的时钟对纯正弦波进行采样相同的采样集。

相位调制或正弦抖动正弦波的净效应是，在调制频率及其谐波的距离处，正弦波周围出现了边带。举个例子，图1显示频率为4的纯正弦波，以及频率为2的PM调制/抖动频率为4的类似正弦波。请注意，噪声分量出现在频率为2及其谐波的边带上。或者，给出精确的数字:“正弦波频率”±N ד调制频率”或4 - 2 = 2,4 + 2 = 6,4 + 2 × 2 = 8,4 + 3 × 2 = 10，等等。

图1所示。频率为4的纯正弦波，以及频率为2的PM调制的相同正弦波(相当于在频率为2的时钟上串扰)。

现在，让我们看看上面的一个更特殊的情况:当串扰/相位调制与原始信号处于相同的频率时。答案遵循上述的原则和模式。边带出现在串扰频率及其谐波的频率距离处。图2给出了这样一个例子:频率为4的正弦波，频率为4的PM调制/时钟噪声。请注意，边带出现在4 + 4 = 8,4 + 2 × 4 = 12,4 + 3 × 4 = 16等频率。

你能把这和谐波失真区分开来吗?

图2。频率为4的纯正弦波，以及频率为4的PM调制的相同正弦波(相当于在频率为4的时钟上串扰)。

结论

我们为什么要分析这个模糊的案例?因为这直接关系到从ADC到时钟的数字数据信号的串扰。噪声源是数字数据信号的能量。由于电容耦合机制，这种能量导致时钟上的正弦“噪声”与时钟的频率相同。本系列文章的第3部分将详细讨论这个重要的概念。数据转换器中数字串扰的影响，第3部分:时钟上的数字数据信号串扰．