高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC時鐘極性與啟動時間
發(fā)布時間：2018-05-09 15:48:36 瀏覽：8454
根據(jù)定義，高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)是對模擬信號進行采樣的器 件，因此必定有采樣時鐘輸入。某些使用ADC的系統(tǒng)設(shè)計師觀 測到，從初始施加采樣時鐘的時間算起，啟動要比預(yù)期慢。出 人意料的是，造成此延遲的原因常常是外部施加的ADC采樣時 鐘的啟動極性錯誤。
許多高速ADC的采樣時鐘輸入具有如下特性：
-
差分
-
內(nèi)部偏置到設(shè)定的輸入共模電壓(VCM)
-
針對交流耦合時鐘源而設(shè)計
本討論適用于時鐘緩沖器具有上述特性的轉(zhuǎn)換器。
差分ADC時鐘輸入緩沖器常常有一個設(shè)計好的切換閾值偏移。 如果沒有這種偏移，切換閾值將發(fā)生在0 V差分。如果無偏移的 時鐘緩沖器被解除驅(qū)動且交流耦合，則器件內(nèi)部會將時鐘輸入 （CLK+和CLK?）拉至共模電壓。這種情況下，CLK+上的直流電 壓和CLK?上的電壓將相同，意味著差分電壓等于0 V。
在理想世界里，若輸入上無信號，則時鐘緩沖器不會切換。但 在現(xiàn)實世界里，電子系統(tǒng)中總是存在一些噪聲。在輸入切換閾 值為0 V的假想情況中，輸入上的任何噪聲都會跨過時鐘緩沖器 的切換閾值，引發(fā)意外切換。
若將足夠大的輸入切換閾值偏移設(shè)計到時鐘緩沖器中，則同樣 的情況不會引發(fā)切換。因此，為交流耦合差分時鐘緩沖器的切 換閾值設(shè)計一個偏移是有利的，故而時鐘緩沖器常常有一個切 換閾值偏移。
不施加時鐘時，時鐘緩沖器中的內(nèi)部偏置電路將CLK+和CLK?各 自拉至相同的VCM。初始施加時鐘時，CLK+和CLK?將偏離先前 確立的VCM，分別向正方向和負方向（或負方向和正方向）擺 動。在圖1中，VCM = 0.9 V。
圖1顯示在器件處于非活動狀態(tài)（要么初始啟動系統(tǒng)，要么時 鐘驅(qū)動器在一段時間內(nèi)處于非活動狀態(tài)）之后施加時鐘的情 況。這種情況下，CLK+在第一個邊沿向正方向擺動，CLK?向負 方向擺動。若在輸入切換閾值上增加一個正偏移，此時鐘信號 將在第一個邊沿切換時鐘緩沖器，如圖1所示。時鐘輸入緩沖 器將立即產(chǎn)生一個時鐘信號。
圖1. 啟動情況：CLK+在第一個邊沿向正方向擺動，CLK?向負方向擺動。
如果時鐘偶然從相反極性啟動，則CLK?在第一個邊沿向正方向 擺動，CLK+向負方向擺動。在給輸入切換閾值增加相同正偏移 的情況下，此時鐘信號在第一個邊沿及隨后的邊沿都不會切換 時鐘緩沖器，直至波形被拉向穩(wěn)態(tài)，隨著時間推移而跨過切換 閾值，如圖2所示。
圖2. 啟動情況：CLK+在第一個邊沿向負方向擺動，CLK?向正方向擺動。
可以看出，初始啟動時鐘的極性對帶有輸入閾值偏移的時鐘緩 沖器的切換具有重要影響。在其中一種情況下（本例中CLK+初 始上升），當初始施加時鐘時，時鐘緩沖器立即開始切換，完 全符合預(yù)期。在極性相反的情況下（本例中CLK+初始下降）， 當初始施加時鐘時，時鐘緩沖器不會立即開始切換。
如果您發(fā)現(xiàn)ADC啟動有意外的延遲，請嘗試改變時鐘啟動極 性，這可能會使啟動時間恢復正常。
