圖2. 時(shí)鐘樹框圖

這些延遲可能受外界因素的影響，比如電壓和溫度變化，以及特定器件工藝變化。這種不精確性會(huì)疊加，可能導(dǎo)致ADC和DAC無(wú)法忍受的時(shí)序偏差，而高頻時(shí)需要對(duì)其時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行同步?，F(xiàn)代系統(tǒng)所要求的高工作頻率意味著苛刻的建立和保持時(shí)間。雖然固定延遲可以通過(guò)其它方面加以補(bǔ)償，但不確定性延遲卻無(wú)法在系統(tǒng)中補(bǔ)償。因此，設(shè)計(jì)人員的目標(biāo)便是通過(guò)某種方式控制不確定性延遲，最小化甚至完全消除其影響。

除這些限制外，樹形結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)是靈活的，以便根據(jù)系統(tǒng)需要增加分支數(shù)量，并輕松控制它們。

實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘對(duì)齊和通道偏斜最小化目標(biāo)的常見(jiàn)做法是使用確定性——也就是說(shuō)，重復(fù)用于所有器件和所有上電時(shí)序。在JESD204B系統(tǒng)中，需要對(duì)齊本地多幀時(shí)鐘(LMFC)，以實(shí)現(xiàn)確定性延遲。接口通過(guò)子類1 (SYSREF)或子類2 (SYNC)定義調(diào)用發(fā)送和接收器件的LMFC復(fù)位與對(duì)齊。系統(tǒng)中的不確定性延遲使得在1個(gè)LFMC周期內(nèi)實(shí)現(xiàn)LMFC的對(duì)齊變得更為困難。因此，前文提到的帶高精度對(duì)齊功能的時(shí)鐘樹結(jié)構(gòu)可以幫助系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員滿足LMFC對(duì)齊要求。

此外，設(shè)計(jì)人員還需確保在每一個(gè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器輸入端觀察到相對(duì)于器件時(shí)鐘而言可以接受的SYSREF信號(hào)建立和保持時(shí)間。如果設(shè)計(jì)中使用了單時(shí)鐘芯片，則滿足建立和保持時(shí)間要求直接保證了具有適當(dāng)?shù)臅r(shí)序裕量，而在基于簡(jiǎn)單時(shí)鐘緩沖器的多器件時(shí)鐘樹結(jié)構(gòu)中，控制建立和保持時(shí)間的難度更大。建議的時(shí)鐘樹結(jié)構(gòu)具有不同層級(jí)之間的確定性同步，有助于滿足所有層級(jí)的全部SYSREF/器件時(shí)鐘對(duì)建立/保持時(shí)序的要求。這種時(shí)鐘樹結(jié)構(gòu)可以滿足同步限制，并在不同層級(jí)之間實(shí)現(xiàn)每一個(gè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器高速器件時(shí)鐘的相位對(duì)齊。

時(shí)鐘樹設(shè)計(jì)

圖3顯示了一個(gè)四級(jí)時(shí)鐘樹示例，它采用了一個(gè)主時(shí)鐘生成器件(HMC7044)和三級(jí)扇出緩沖器(HMC7043)來(lái)創(chuàng)建多個(gè)同步時(shí)鐘，用于采樣板。

圖3. 四級(jí)時(shí)鐘樹示例

使用一個(gè)HMC7044器件作為時(shí)鐘樹的根；它是一個(gè)14路輸出時(shí)鐘生成器，抖動(dòng)衰減支持JESD204B同步。HMC7043器件——14路輸出扇出緩沖器——用于每一級(jí)分支。這些器件完全兼容，它們的編程特性非常相似，因而可以很方便地進(jìn)行器件匹配以及增加或減少時(shí)鐘分配級(jí)，提升了系統(tǒng)的靈活性。

在時(shí)鐘樹的每一級(jí)，各輸出之間也許可以實(shí)現(xiàn)同步。在本系統(tǒng)中，HMC7044的輸出可以通過(guò)SPI命令（或者使用更精確的SYNC脈沖）進(jìn)行相位對(duì)齊。該命令將復(fù)位HMC7044的通用SYSREF定時(shí)器，它控制所有時(shí)鐘的輸出分頻器。所有輸出時(shí)鐘分頻器均通過(guò)SYSREF定時(shí)器命令同步對(duì)齊。SYNC命令到SYSREF定時(shí)器的延遲，以及開啟和關(guān)斷時(shí)間之間的延遲非常明確，并提供輸出之間具有確定性延遲的同步。此外，可以編程任意輸出，生成確定數(shù)量的脈沖，用作系統(tǒng)中的SYSREF脈沖。

時(shí)鐘分配器件HMC7043還含有非常相似的SYSREF定時(shí)器結(jié)構(gòu)。該器件利用RFSYNC信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)齊。RFSYNC脈沖將啟動(dòng)與HMC7044的SYNC信號(hào)相同的過(guò)程，并且所有輸出都將以高精度同步。同樣，輸出可以設(shè)為脈沖模式，用作SYSREF脈沖。

建議的時(shí)鐘樹結(jié)構(gòu)基本使用SYSREF信號(hào)作為HMC7043的下一級(jí)RFSYNC信號(hào)，同時(shí)在每一級(jí)的輸出端保持相位對(duì)齊。通過(guò)仔細(xì)的架構(gòu)設(shè)計(jì)，所有這些時(shí)序信號(hào)都可以是確定性的，從而具有嚴(yán)格的偏斜控制。此外，每個(gè)器件都包含一個(gè)模擬延遲結(jié)構(gòu)，因此輸出之間的任何偏斜差異或任何線路長(zhǎng)度的不相等都可以在源頭進(jìn)行補(bǔ)償。

對(duì)于RF系統(tǒng)中的復(fù)雜數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器陣列而言，可能需要使用不同的頻率，因?yàn)锳DC、DAC、FPGA、本振和混頻器可能采用不同頻率的時(shí)鐘信號(hào)。HMC7044和HMC7043都集成了分頻器，可生成多種頻率的信號(hào)。另外，HMC7044具有雙PLL結(jié)構(gòu)，集成VCO，無(wú)需額外元件即可生成高頻時(shí)鐘。

常見(jiàn)通信系統(tǒng)的額外復(fù)雜性在于，大部分RF前端元件依賴串行接口連接到發(fā)送/接收模塊，要求數(shù)據(jù)和時(shí)鐘通過(guò)數(shù)字處理器或FPGA來(lái)嵌入/消除。這個(gè)過(guò)程通常會(huì)產(chǎn)生干擾基準(zhǔn)時(shí)鐘抖動(dòng)，要求在較大的RF時(shí)鐘生成和分配器件中集成抖動(dòng)衰減能力，比如HMC7044。

用于數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器陣列的緊湊型解決方案如圖4所示。