简介

    在有线通信中，很多时都需要从数据恢复一个时钟。假如将时钟编码成数据，那便可无需用电缆来把时钟传输，从而解决偏斜的问题。这篇应用注释探究了清理时钟从头至尾的每一个步骤，并分析需要注意的地方和其所带来的影响。

    诸如是 SCAN25100 之类的串行器" title="串行器">串行器/解串器" title="解串器">解串器 (SerDes) 能够把一组平行数据转换成一组可以在一条电缆上传送的串行化数据。然而，处于接收端的另外一个串行器/解串器则可用来把接收得来的串行数据" title="串行数据">串行数据转化为并行的数据。这是一项非常有效的远程数据传送技术，但可惜转换后恢复过来的时钟与用来产生这些串行数据的原本时钟相比，会发现当中夹杂有相位噪声" title="相位噪声">相位噪声 (抖动)。

    当数据在冗长的电缆上传输时，信号将会变得较弱而信噪比将会减少。假如电缆太长，那将不可能把时钟恢复。基于这个原因，需要加入一个串行器/解串器来作为中继器，它会接收串行数据和恢复时钟，之后利用已恢复的时钟或一个去抖动的时钟去为数据重新建立时钟。通过这个方法，便能够为数据进行远距离的传送。

    例如是 LMK03000C 之类的时钟调节器可以用来处理这些受污染(含有较高相位噪声.抖动)的时钟，并且产生一个清洁的时钟 (较低相位噪声/抖动)，其频率与原来的一模一样。

计算抖动

    相位噪声比起抖动更具描述性，抖动可以从相位噪声计算出来，但反过来便不行。假如掌握有相位噪声的数据，再加上载波频率和积分的上下限，那抖动便可从下列公式中计算出来：

    从上述的公式可明显看到，假如要将抖动减到最少，那便要将相位噪声曲线以下的面积尽量减少。

选择合适的环路带宽

    环路滤波器可以通过用一个外部电阻器和两个外部电容器来实现。只要小心选择这些组件，便能够调节系统的环路带宽。当频率处于环路带宽以下时，来自 30.72 MHz 恢复时钟的噪声便会通过，而压控振荡器 (VCO) 噪声会被衰减。相反，假如频率在环路带宽之上，那来自 30.72 MHz 恢复时钟的噪声会被衰减，而 VCO 噪声则会通过。因此，环路带宽的最佳设计选择，会视乎 VCO 和恢复时钟的噪声而定。

    在这个设置中，所采用的 VCO 是 LMK03001C 时钟调节器的内部 VCO，而恢复时钟则来自SCAN25100，并在图 1 展示出单跳、两跳和三跳的状况。正常来说，当自行运行的 VCO 噪声频率相当于另一个带内噪声源的频率时，将这个频率加大25%" title="25%">25% 便是最佳的抖动频率了。可是，当要处理的是一个恢复式时钟时，便必须稍为将它舍掉一下，因为相位噪声可随着多跳的数量和数据而变化。

实现方法

    为了展示所有这些技术，我们采用三个中继段和 SCAN25100 串行/解串器，而最后一步便是用 LMK03001C 时钟调节器来凈化时钟。从图1可见，三个中继段架构的最佳环路带宽是大约 7.2 kHz。可是，不要忘记我们只是随意地选用了三个中继段，现实中可能有更多的中继段会被使用。

    基于这个原因，一个较狭窄的 4 kHz 环路带宽会被选用，以确保这方案同时适用于设有更多中继段的情况。

    注意在图 3 中，恢复过来的时钟含有较低的抖动。假如采用上下限 100 Hz 至5 MHz 的积分计算，那恢复时钟的抖动便为 5.3 ps，而经凈化后的恢复时钟之抖动则进一步下降至 1.4 ps。

    注意在 100 Hz 至大约 8 kHz 的范围内，时钟调节器只实际上加入了少许的相位噪声，而大部份都是来自 VCO，假如这点最受关注，那便应增加环路的带宽。事实上，这个设计亦采纳了较宽的环路带宽来完成，使抖动被减少到大约 900 fs。

结论

    毫无疑问，SCAN25100 和 LMK03001C 系列是传送和恢复数据的最佳选择。在多重中继段的架构中，SCAN25100 拥有一个内置的参考时钟，因此除了在第一级用来串行数据之外，其它都不需再使用任何的参考时钟。

    LMK03001C 是凈化时钟的首选，原因是它在较高的偏移频率下拥有最佳的相位噪声性能。当增加中继段的数量时，SCAN25100 的参考时钟噪声会因较高的相位噪声偏移频率而恶化，因此为每一个中继段进行滤波，相对于只在最后一个中继段进行，只是对抖动凈化起了些微的帮助，原因是这些噪声将会在最后一个中继段被过滤。纵使如此，假如这个恢复过来的时钟会用在每一个中继段上时，那为每一个中继段进行滤波便合乎情理了。

    假如基于的是系统原因而非为数据时钟问题的话、那可考虑采用 LMK02000 时钟调节器，它可容许用户提供一个 VCXO 以获得一个与载波相近的更佳相位噪声性