¿Cómo reducir el jitter del reloj para un ADC?

La respuesta fue usar un chip PLL. Agrega ruido de banda ancha, pero esto podría filtrarse con un filtro de SIERRA de banda de paso de banda de 12 kHz en su salida.

Básicamente, el PLL mantiene el ruido de cierre de su reloj de referencia y rechaza su ruido de banda ancha. Lo contrario se aplica para el VCO del PLL.

Por lo tanto, el juego consistía en encontrar un oscilador con un excelente ruido de cierre, sin tener en cuenta su ruido de banda ancha. Y también encuentre un VCO que tenga un ruido muy bajo a ~ 10kHz de la frecuencia nominal, sin tener en cuenta su respuesta en las frecuencias más cercanas.

El ruido en la salida del PLL será una combinación del ruido de cierre de la frecuencia de referencia, el ruido del VCO entre 1kHz y 12kHz, y el nivel de ruido de banda ancha del controlador de salida del chip PLL.

El filtro SAW eliminará el ruido por encima de 12 kHz y la respuesta final tiene un ruido de fase muy bueno que, cuando se convierte en jitter (10Hz a 230MHz), crea un jitter de ~ 90fs. Lo que es bueno para la aplicación.

Lo primero que debe reconocer es que el diseño con un ADC de 16 bits no es trivial. Incluso a 1 muestra / s, debe prestar mucha atención a cada aspecto del diseño para lograr una precisión de 16 bits, o incluso más difícil, una precisión de 16 bits. A 130 MSa / s, todo es aún más difícil.

Las partes que necesita para hacer este tipo de diseño simplemente no serán económicas. Primero, debido a la extrema precisión y las cuidadosas pruebas necesarias para lograr el rendimiento requerido. Segundo, porque este tipo de cosas no se hacen en productos del mercado masivo, por lo que las partes no están integradas en el tipo de volúmenes extremadamente altos que pueden hacer que el precio baje para todos.

Como dice Dave en otra respuesta, asegúrate de que realmente necesitas 16 bits antes de seguir este camino. Pero tal vez realmente necesite una precisión de 12 bits, y sabe que si usa incluso un ADC de 14 bits, tendrá dificultades para lograrlo, por lo que está diseñando con ADC de 16 bits y optimizando todo lo demás como tanto como puedas.

Es probable que otra clave sea la comprensión exacta de las especificaciones que necesita para hacer que su sistema funcione, y no sobreescribir su fluctuación de reloj. En una aplicación SDR, va a hacer cálculos matemáticos en las muestras para extraer bandas de frecuencia específicas, etc., que tendrán un efecto de promediación durante muchos ciclos. Puede que no le importe demasiado que absolutamente todas las muestras estén sincronizadas a la perfección, solo que durante su intervalo de cálculo, no hay demasiada desviación de la sincronización ideal. Por supuesto, cuánto es demasiado depende de qué tipo de matemáticas estás haciendo y de cuán pequeña es la señal que necesitas extraer de cuánto ruido.

CTS Valpey , por ejemplo, tiene XO con especificaciones de inestabilidad de rms tan bajas como 200 fs. Pero esta especificación se define cuando el ruido de fase se integra en una banda de frecuencia específica, de 12 kHz a 20 MHz (en relación con la portadora). Si se considera el jitter total de ciclo a ciclo, la especificación salta a 3-6 ps, dependiendo de la frecuencia central.

Permítame también abordar un comentario que hizo en su pregunta:

  

Los OCXO son extremadamente estables en el tiempo (años) y generalmente se usan para eso.

La parte "horneada" de ese producto reduce principalmente la deriva debido al cambio de temperatura en el entorno, lo que puede ser significativo en escalas de tiempo de minutos o segundos, no solo años. También reducirá el desgaste de la pieza debido a los ciclos térmicos y mejorará la estabilidad en una escala de tiempo de años.

Para el < El rango de fluctuación de 100 fs que está buscando, es posible que necesite un OCXO para evitar que los cambios de temperatura pequeños afecten el rendimiento durante el tiempo que lleva medir la fluctuación de fase con la precisión suficiente para saber que ha alcanzado sus especificaciones.

¿Necesita 16 bits de rendimiento ADC en su sistema? Yo empezaría con esa pregunta. El hecho de que su ADC emita 16 bits no significa que su sistema lo requiera.

Si necesita ese nivel de rendimiento ADC, entonces una posibilidad es diseñar su propio oscilador usando un cristal. Esto posiblemente podría darle el ruido de fase que necesita sin el costo de un OCXO. Por supuesto, luego vas por el agujero del conejo del diseño del oscilador, lo cual es interesante pero quizás no sea lo que te interesa. ¿Cuántos planeas construir? Ebay puede ayudarlo con los excedentes de OCXO.

Puede usar un DDS con cuidado para generar múltiples frecuencias a partir de un solo OCXO de bajo ruido de fase si necesita múltiples frecuencias, pero aún verá una degradación del ruido de fase.