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高速信號、時鐘及數據捕捉：數據轉換
系統背后的運作原理
— 作者：Ian King 美國國家半導體公司應用技術工程師
隨著仿真/數字轉換器的數據轉換取樣率提高至每秒千兆個取樣 (GSPS) 以上的水平，
數據轉換系統必須作出相應的配合，才可支持這樣高的轉換率，而其它支持性的模
擬組件也必須產生系統所需的高頻信號，然后將之放大。系統設計工程師除了要對
仿真信號路徑有深入的了解之外，也要徹底認識取樣時鐘以及系統如何以高位速率
捕捉數字信號。本文將會就有關上述兩個重要的問題提供多個不同的解決方案。以
下所討論的數據有助我們深入了解采用高性能模/數轉換器的系統。
時鐘電路
時鐘電路是高速數據轉換系統最重要的子電路之一，因為時鐘信號能否準確定時會
直接影響模/數轉換器的動態性能。為了減低其影響，模/數轉換器時鐘電路的定時
抖動或相位噪聲必須極低。若選擇時鐘電路時沒有將這個因素加以考慮，那么即使
所采用的前端仿真輸入電路或模/數轉換器性能非常卓越，系統性能也可能會不如
想象中理想。完美的時鐘永遠可以在精確的時間內提供跳變沿。但實際上，時鐘沿
會不斷出現在不同時間內，正因為時間的不確定性，取樣后波形的信噪比受到數據
轉換過程的影響。
系統背后的運作原理
— 作者：Ian King 美國國家半導體公司應用技術工程師
隨著仿真/數字轉換器的數據轉換取樣率提高至每秒千兆個取樣 (GSPS) 以上的水平，
數據轉換系統必須作出相應的配合，才可支持這樣高的轉換率，而其它支持性的模
擬組件也必須產生系統所需的高頻信號，然后將之放大。系統設計工程師除了要對
仿真信號路徑有深入的了解之外，也要徹底認識取樣時鐘以及系統如何以高位速率
捕捉數字信號。本文將會就有關上述兩個重要的問題提供多個不同的解決方案。以
下所討論的數據有助我們深入了解采用高性能模/數轉換器的系統。
時鐘電路
時鐘電路是高速數據轉換系統最重要的子電路之一，因為時鐘信號能否準確定時會
直接影響模/數轉換器的動態性能。為了減低其影響，模/數轉換器時鐘電路的定時
抖動或相位噪聲必須極低。若選擇時鐘電路時沒有將這個因素加以考慮，那么即使
所采用的前端仿真輸入電路或模/數轉換器性能非常卓越，系統性能也可能會不如
想象中理想。完美的時鐘永遠可以在精確的時間內提供跳變沿。但實際上，時鐘沿
會不斷出現在不同時間內，正因為時間的不確定性，取樣后波形的信噪比受到數據
轉換過程的影響。
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