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时钟的精确度是百万分之一秒还有可能需要改进
作者:james bryant
摘自:EDN杂志
作者简介:EDN杂志的特约作者James Bryant自1982年起,担任Analog Devices公司欧洲区的应用经理。
                    [imga]../../upload/2006/10/20/023323.gif[/imga]
    他拥有利兹大学的物理学学位和哲学学位,并且是C.Eng. (注册工程师)、Eur.Eng.、MIEE (电机工程师协会会员) 以及FBIS (对外广播新闻处)会员。除了钟情于工程之外,他还是一位无线电火腿族,他的呼叫代号是G4CLF。

[COLOR=blue] 问题:我的时钟的精确度是百万分之一秒,什么方面还有可能需要改进?[/COLOR]
 解答:相位噪声或抖动。任何交流采样系统的性能都主要取决于所采用的低抖动采样时钟。
  25年前,我是议会民用波段无线电委员会的技术顾问。我们在伦敦议会大厦的威斯敏斯特大厅开会,几乎就正好在大本钟的下面,钟声不时打断我们的思考。在解释时钟和振荡不同性能的重要性时,我经常以大本钟作为例子。
  在采样数据系统中,每隔一定间隔就对变换信号进行采样,通过样本计算来处理信号。如果振荡器有抖动的话,时钟脉冲边沿就会比无抖动时钟来得早点或者晚点。频率精度不受影响,只是个体变迁的精个时序受到影响。
  如果时钟脉冲边沿来的早的话,正在被采样的信号将不能达到正确值;如果时钟脉冲边沿来的晚的话,信号就会移动,所以为了保证采样系统的精确度。提供抖动足够低的系统时钟,这是非常重要的。事实上,频率精度通常就没有那么重要了。很明显,对于抖动量已知的情况下,被采样的信号变换的越快,误差就越大。时钟频率是无关紧要的,紧要的是被采样的模拟信号(对于模数转换器)频率或合成信号(对于数模转换器)频率。
  尽管对于一般频率(我记得由于时钟振荡器配置不正确,数字音频系统的性能受到了损坏-一个是555计时器,另一个是中断型传输的微处理器)这个问题不是很严重,但对于使用频率为几十或者几百MHZ中频采样的现代化数字无线电装置它就非常关键了。举个具体例子,对于一个工作信号为100 MHz的完美的模数转换器(没有任何不完美之处)和rms抖动为一皮可秒的时钟,分辨率是不能达到10比特以上的。
  欲获取相关公式、低噪音时钟电路、确保低抖动时钟信号在到达它的驱动电路之前信号不被减弱的电路技术的信息,请参见如下网址链接。有关时钟精度和时钟抖动的区别,有一个简单的例证:我们考虑,如果大本钟的指针一直指向精确时间,而钟声谐音却早或者晚五分钟。
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