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应用于连续时间∑Δ调制器的时钟抖动建模方法
摘要
时间∑Δ调制器是一种广泛应用于高速数据转换中的数字信号处理技术。然而，在实际应用中，时钟抖动的存在会对其性能产生影响，因此需要对时钟抖动进行建模。本文介绍了当前主流的时钟抖动建模方法，并比较了各种方法的优缺点，最终提出了一种适用于连续时间∑Δ调制器的时钟抖动建模方法。
关键词：时间∑Δ调制器，时钟抖动，建模
Abstract
Time∑Δmodulatorisadigitalsignalprocessingtechniquewidelyusedinhigh-speeddataconversion.However,thepresenceofclockjitterinpracticalapplicationscanaffectitsperformance,soitisnecessarytomodelclockjitter.Thispaperintroducesthecurrentmainstreamclockjittermodelingmethods,comparestheadvantagesanddisadvantagesofvariousmethods,andultimatelyproposesaclockjittermodelingmethodsuitableforcontinuous-time∑Δmodulators.
Keywords:time∑Δmodulator,clockjitter,modeling
1.引言
时间∑Δ调制器是采用时间积分以及差分的方式将模拟信号进行数字化的一种数字信号处理技术。由于其可以在高速转换时实现高分辨率和高线性性，因此在通信、音频以及视频等领域广泛应用。然而，在实际应用中，时钟抖动现象极易出现，它会影响调制器的噪声性能以及输出的线性度。因此，建立准确的时钟抖动模型是必要的。
2.时钟抖动的基本原理
在数字系统中，时钟信号是控制所有数字信号的基础。时钟信号的任何变化都会引起所有数字信号的同步变化。时钟抖动是指时钟信号在短时间内出现频繁的微小变化，这些微小的变化将会影响数字系统中所有数据的同步性。时钟抖动在系统中的影响可以分为以下两个方面：
1）时钟抖动会影响到系统中数字信号的采集，当时钟信号在数据采集的过程中发生抖动时，可能会导致信号抖动和失真。
2）时钟抖动也会影响到系统的数字处理，因为时钟抖动会使系统中的所有数据发生一定的时间偏移，从而使数据加工处理过程中的出现问题。
因此，在进行数字信号处理系统设计时，需要将这种时钟抖动的影响考虑进去。
3.时钟抖动的建模方法
当前，常见的时钟抖动建模方法有JitterTransferFunction(JTF)和PhaseLockedLoop(PLL)两种。
3.1JitterTransferFunction(JTF)
JTF是一种基于线性时不变系统理论的时钟抖动模型，其核心思想是在频率域内描述时钟抖动，并将时钟抖动传递到系统中的其他模块。在JTF中，时钟信号是输入信号，系统的输出信号是被时钟抖动影响后的数字信号。JTF可以通过将时钟抖动和数字信号之间的传递函数进行傅里叶变换，得到时钟抖动传递到数字信号的幅度和相位响应。
JTF能够很好地捕捉时钟抖动的特性，并允许建立数字信号处理系统的仿真模型。但是，JTF建模方法需要进行高度抽象，无法考虑系统的非线性部分，因此它的模型误差比较大。
3.2PhaseLockedLoop(PLL)
PLL被广泛应用于时钟抖动的建模中，其主要原理是通过控制系统时钟，来消除时钟对数据信号的影响。PLL的核心是相位差检测器、低通滤波器和VCO(oscillator)，其中相位差检核和低通滤波器用于检测和滤波时钟抖动，VCO用于产生反馈信号。
PLL在建模时钟抖动时可以考虑系统的非线性部分，因此其模型误差相对较小。但是，PLL建模方法需要考虑系统设计的复杂性和设计成本。
4.适用于连续时间∑Δ调制器的时钟抖动建模方法
时钟抖动的建模方法在不同的数字信号处理系统中都有其优缺点。在连续时间∑Δ调制器中，由于其具有高进样率和开环带宽的优点，因此采用非线性建模方法能够更好地反映系统的特性。本文提出了一种适用于连续时间∑Δ调制器的时钟抖动建模方法，主要是基于极间隙建立的计算机仿真建模方法。
极间隙模型可以反映连续时间∑Δ调制中的非线性部分。首先，使用随机过程建立模型，然后进行模拟计算以获得调制器的响应。最后，通过比较仿真结果和实验结果来得出模型的准确性和适用性。
5.结论
时钟抖动是数字系统中一个常见的问题，会对数字信号的处理和输出产生影响。本文介绍了常见的时钟抖动建模方法，比较了各种方法的优缺点，并提出了适用于连续时间∑Δ调制器的时钟抖动建模方法。此方法通过模拟计算模型和实验结果的比较