【正文】 se Offset： ? 14位 DAC ? PLL ? 輸出頻率： fc = 400 MHz ? 倍增系數(shù)： 4?20 ? 時鐘源：內(nèi)部振蕩器，外部輸入時鐘 ? 電壓比較器： fmax = 200 MHz 322 co fMf ??OP O W 3602 14 ?????????中國科大 快電子學 安琪 37 AD9952應用舉例（ 1） PLL With DDS Generated Offset 頻率合成器 中國科大 快電子學 安琪 38 AD99520應用舉例（ 2） 帶有獨立零點調(diào)節(jié)的 I/Q調(diào)制載波頻率發(fā)生器 中國科大 快電子學 安琪 39 33 時鐘信號的傳輸和分布 目標： 將高精度的時鐘源產(chǎn)生的時鐘信號在符合系統(tǒng)對時鐘的頻率，相位要求，時鐘的抖動（ Jitter）和偏差（ Skew） 要求，以及信號完整性要求的傳輸和分布的條件下傳遞到數(shù)字系統(tǒng)的各個部分，滿足時序設計的需求。 ? DDS在頻率粗調(diào)之間提供頻率的精細調(diào)節(jié)。 為了使輸出調(diào)節(jié)連續(xù) ， 應有 DDS的 輸出頻率帶寬 BWDDS ? fREF。 ? DDS在頻率粗調(diào)之間提供頻率的精細調(diào)節(jié)。 另外 ， DDS的控制方式是全數(shù)字化的 ， 使人們可以很容易地利用 DDS技術獲得能夠精細調(diào)節(jié) ， 改變非?？?， 且在頻率改變時 ， 相位連續(xù)的輸出時鐘信號 。 所以說當改變 M值來改變輸出頻率時 ， 輸出信號的相位是連續(xù)的 。 ? 頻率分辨率高 式 （ 4221） 中 M值的取值變化最小為 1， 這意味著其頻率變化的最小值為 fc/2n， 即：頻率分辨率相當高 。 理論上 （ 仙農(nóng)取樣定理 ） ， M值的取值范圍可以從 1?2n1， 變化范圍非常大 。 ? 物理上可實現(xiàn)的濾波器 將輸出頻率限制在時鐘頻率 的 40%以內(nèi)。 但必須有理想的濾波器。 圖 4221 相位累加器的數(shù)字相位輪表示 n cofMTf 21 ???中國科大 快電子學 安琪 30 DDS取樣輸出 信號 的頻譜 類似于 ADC,當 DDS中的正弦數(shù)字數(shù)據(jù)通過一個 DAC形成正弦波信號時，輸出信號中也同時含有其混疊信號（ Aliased image）的頻譜成份。 M大意味著相位輪旋轉一周需要的時間少， DDS輸出的信號頻率就高； M小則意味著相位輪旋轉一周需要的時間多， DDS輸出的信號頻率就低。 相位輪一周的相位點數(shù)量取決于 n，最大值為： 。我們有： n cofMTf 21 ??? （ 4221） n2 式（ 4221）是 DDS的基本關系式，被稱為“ Turning Equation”。相位累加器的輸出值全部循環(huán)一次所需要的周期（ T），就是正弦波數(shù)據(jù)存儲器輸出一個完整正弦波幅度數(shù)據(jù)的周期。該數(shù)據(jù)通過一個 DAC和一個低通濾波器輸出，形成一個完整的正弦波波形。因此，隨著相位累加器的輸出不斷變化（每次增加 M大?。?，正弦波數(shù)據(jù)存儲器中的對應正弦波幅度值就不斷被讀出。 （ 4220） 中國科大 快電子學 安琪 28 Turning Equation 如圖 4220中所示：相位累加器的輸出用來作為一個正弦波數(shù)據(jù)存儲器的地址。 很顯然， M值的大小決定了相位累加器全部輸出值循環(huán)一次的周期（ T） , 我們有： T M fnc? ?2 1 輸入 相位 寄存器 寄存器 寄存器 相位 M SIN 存儲器 DAC 濾波器 低通 f o f c n n n n n N 相位累加器 322 由式（ 4220）可看出，T與 M成反比。 假定 ?相位寄存器的 M值為 000?01，而相位寄存器的初始值設定為 000?00，則每一個時鐘周期，相位累加器的輸出增加 000?01。 相位累加器的輸出隨系統(tǒng)參考時鐘（ fC）的每一個周期更新一次，即在每一個時鐘周期，相位累加器的輸出都增加 M大小。 輸入相位寄存器 寄存器 寄存器相位MS I N存儲器DAC濾波器低通f of cnnnn nN相位累加器 圖 4220 DDS的基本原理框圖 中國科大 快電子學 安琪 27 相位累加器的工作原理 DDS的核心是相位累加器，如圖 4220中（虛線框）所示。 （一） DDS的工作原理 圖 4220是一個 DDS的基本原理框圖。 輸出時鐘的頻率可以在大范圍內(nèi)變化 ， 并且具有良好的頻率分辨率 。鎖相環(huán)通過跟蹤信號的相位，頻率同步和頻率跟蹤便獲得了。相位誤差電壓通過低通濾波器，在那里抑制了噪聲和高頻信號成分。 鎖相環(huán)實質(zhì)上就是自動相位控制，它是一個典型的負反饋系統(tǒng)。 421 晶體振蕩器 中國科大 快電子學 安琪 25 422 鎖相環(huán)電路 圖 4213是鎖相環(huán)電路的基本組成。 例如： 1940年為 103~104； 1980年為 105~106； 2022年約為 106~107。 前者的設計水平和制造工藝技術的每一次突破 ， 都帶來了后者在性能指標上的一次突破 。 科學家由此發(fā)現(xiàn)了地球自轉的不均勻性 ， 結束了以地球自轉為基礎的 “ 地球時鐘 ” 的歷史使命 。隨后被用于無線電廣播 ， 播出了當時穩(wěn)定性最高的無線電信號 ， 引起了強烈反響 。 自1880年法國物理學家比埃爾 ?居里兄弟共同發(fā)現(xiàn) “ 壓電效應 ” 起 ， 揭開了使用 “ 石英穩(wěn)頻 ”的序幕 。 ? 時鐘抖動一般采用兩種方法度量： ? 峰 峰值（ Peak to Peak） ? 均方根值（ RMS） ? ? 同步時序方程 R M SPP t7t ??? ?中國科大 快電子學 安琪 24 42 時鐘的產(chǎn)生 石英晶體振蕩器是目前數(shù)字電路設計中使用最為廣泛的一種時鐘源 。 ? 時鐘抖動（ Clock Jitters）：動態(tài)誤差。假定 峰 峰抖動的絕對時間為 100ps，那么： 抖動的絕對時間 ： 100ps ＝ ? （百分比抖動）＝ ?（角度抖動） 抖動的 統(tǒng)計量： 均方根值為： 100ps / 7 = ps RMS 占周期的百分比： / 7 = ? R M SPP t7t ??? ?（ 4112） 中國科大 快電子學 安琪 22 同步時序方程 同步數(shù)據(jù)傳輸機制 時序方程： j i t t e rs k e ws e t u pf l i g h tv a l i d C L KC L KtttT ????? ( m a x )( m a x )1j i t t e rs k e wh o l df l i g h tv a l i d C LKC LKttt ???? ( m a x )( m i n )( m i n )建立方程： 保持方程： 中國科大 快電子學 安琪 23 本節(jié)小結 ? 實際的時鐘信號總是存在著誤差，指的是“時鐘信號的理想“沿變”和實際上 的“沿變”之差”。把一個周期定義為 360?，抖動被表示為 360?中 一個角度。 ? 用百分比來表示抖動量，即絕對抖動量在一個周期中所占的百分比。 圖 4111 長時間時鐘抖動 中國科大 快電子學 安琪 21 時鐘抖動的表示方法 ? 用絕對時間來表示抖動量，即變化沿偏離理想位置的時間。 實際的時鐘周期數(shù)量取決于時鐘頻率和具體的應用 。圖 4110是使用 LeCory公司的數(shù)字存儲示波器測試的一個 41MHz時鐘的 CycletoCycle Jitter。 另一種測量方法是使用具有足夠內(nèi)存容量的寬帶數(shù)字存儲示波器。 （ 4111） 圖 4110 HalfPeriod Jitter示意圖 中國科大 快電子學 安琪 19 CycletoCycle Jitter的測量 在時鐘抖動測量中，這種 CycletoCycle Jitter的測量是最為困難的，因為需要連續(xù)測量兩個相鄰的時鐘周期，這對測量儀器的精度要求非常高，而且為了掌握最大的 CycletoCycle Jitter情況，需要測量大量的數(shù)據(jù)，需要大量的存儲、計算和比較。 Jitter1為第 2個時鐘周期與第 1個時鐘周期之間的時鐘抖動 ， 而 Jitter2則是第 3個時鐘周期與第 2個時鐘周期之間的時鐘抖動 。理想的輸入時鐘的半個周期應是兩倍的時鐘信號頻率的倒數(shù)，但是實際輸出時鐘的每半個周期與理想的半周期都有差值，經(jīng)過多次測量得到的這種差值的最大值即為半周期抖動的峰 峰值，如式 4110所示?！?HalfPeriod Jitter” 是指相對于理想輸入時鐘周期而言 ， 在半個時鐘周期里 ， 輸出時鐘跳變偏離其理想位置的最大偏離量 ， 如圖 419所示 。 與傳統(tǒng)的時鐘同步傳輸技術不同 ， DDR數(shù)據(jù)傳輸技術利用時鐘信號的兩個邊沿 ， 即時鐘的上升沿和下降沿進行數(shù)據(jù)傳輸 ， 從而使數(shù)據(jù)的傳輸速率提高了一倍 。 2102)(???????????? ?????TTtJ itte r iiR M S （ 418） 2102)(???????????? ?????TTtii? （ 419） 中國科大 快電子學 安琪 16 抖動的均方差值與峰 峰值 按照數(shù)理統(tǒng)計的理論 ， 時鐘周期抖動的均方差值與峰 峰值的關系可以由式 （ 4110） 描述 。 按照數(shù)理統(tǒng)計的理論 ， 時鐘周期抖動的均方差值可以由式