ZHCAEZ6 February 2025 LMX1205
可将固有器件噪声(RMS 电压噪声)视为一个常量,在较高转换率下,由此产生的抖动较低,如以下公式所示:
如果输入缓冲器的噪声占优,并且增加转换率(同时保持频率恒定)可产生明显改善,则称为相位噪声受到转换率限制。在某些时候,来自器件其他部分的相位噪声占优,称为相位噪声不受转换率限制。此时,增加转换率会带来收益递减,例如,转换率加倍时,收益仅为 0.1dB。
表 3-1 展示了闪烁噪声和本底噪声随输出频率和转换率变化的基本趋势。总相位噪声是受转换率限制和不受转换率限制的相位噪声源的总和。有关此表的推导,请参阅节 8。
| 噪声类型 | 受转换率限制 | 不受转换率限制 |
|---|---|---|
| 闪烁噪声 |
方程式 7.
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方程式 8.
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| 本底噪声 |
方程式 9.
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方程式 10.
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对于正弦波或削波正弦波,转换率与频率成正比。将此假定应用于表 3-1 可得出表 3-2。一个观察结果是,当频率较高时,器件往往不受转换率限制,且闪烁噪声随频率增加,增加速度高于本底噪声。因此,在高频率 (>10GHz) 下,闪烁噪声是缓冲器的一项重要考虑因素。
| 噪声类型 | 受转换率限制 | 不受转换率限制 |
|---|---|---|
| 闪烁噪声 |
方程式 11.
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方程式 12.
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| 本底噪声 |
方程式 13.
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方程式 14.
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表 3-3 中的数据取自德州仪器 (TI) LMK00301 中的图表,该图表演示了受转换率限制的本底噪声的行为。正如预测的那样,在保持转换率恒定的同时将频率提高至四倍会使本底噪声降低约 6dB。在保持频率恒定的同时,将转换率加倍会使本底噪声提高 6dB。
| 转换率 (V/µs) | f = 156.26MHz | f = 625MHz |
|---|---|---|
| 1 | -148 | -143.5 |
| 1.5 | -152 | -145.5 |
| 2 | -154.5 | -149 |
| 2.5 | -156 | -150.5 |
图 3-2 给出了一个假设示例,通过假设采用恒定振幅的无噪声正弦波输入时钟,展示了输入缓冲器噪声的一般趋势。闪烁噪声最初相对于时钟频率保持恒定,因为噪声受转换率限制这一事实抵消了频率增加的一般趋势。由于闪烁噪声不受转换率限制,因此在约 100MHz 之后,闪烁噪声会增加。本底噪声在较低频率下受转换率限制,因此随着频率的增加,本底噪声在一段时间内会提高。在 40MHz 左右,转换率足够,本底噪声开始随频率降低。
图 3-3 显示了摘自德州仪器 (TI) LMX1214 高频分频器缓冲器的本底噪声数据,并展示了本底噪声的一般碗形趋势,类似于图 3-2。
表 3-4 可以通过假定频率恒定、功率不断变化并利用方程式 5 应用表 3-1 来推导得出。这表明在该情况下,闪烁噪声和本底噪声均以相同方式受到输入功率的影响。图 3-4 以相位噪声下降角度展示了这一点。
| 噪声类型 | 受转换率限制 | 不受转换率限制 |
|---|---|---|
| 闪烁噪声 |
方程式 15.
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方程式 16.
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| 本底噪声 |
方程式 17.
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方程式 18.
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