浅析通信系统中的准确度与时钟发生器技术

    数字时钟性能最重要的技术指标之一就是准确度，它通常以 PPM（×10-6） 为标准来衡
量。准确度在通信系统中至关重要，而不同的通信技术则要求其时钟源具备不同级别的准确
度。计时系统的准确度不仅取决于时钟源晶体特性，而且还取决于从源参考生成频率的数字

 

PLL 时钟发生器的配置与技术。目前可用的时钟发生器技术很多，可提供不同级别的准确度
以满足几乎所有应用的需要。高效使用上述技术可实现更高的准确度，并减少所需的高准确
度与精确晶体的数量。

 

　　准确度

 (Accuracy) 与精确度 (Precision)

　　时钟准确度的定义为：时钟频率与理想时钟频率的吻合度。这与精确度不同，精确度的
定义为时钟频率在各单元之间、各年度之间以及不同温度范围上的一致性如何。如图

 1 所示，

这两个概念是不相关的，箭头平均位置到靶中心的距离衡量的是准确度；箭头之间的平均
距离衡量的是精确度。如果我们的目标是尽量射中靶心，那么就应做到既准确又精确。精确
度要求测量多个单位，而准确度只要求测量一个单位。因此，我们可用准确度方便地判断其
是否达标。

　　如果系统某
元素需要与外部
世界的某元素相
对应，那么准确
度就是最重要的，
最好的例子就是串行通信。准确度在串行通信中至关重要，因为系统要求输入在一定的速率
范围内的位流，如果位计时超出了这个范围，那么接收电路可能将无法锁定输入流，这就
会导致通信误差。管理数据流与数据缓冲也需要准确度，如果数据到达的速度快于系统可处
理的速度，那么就必须进行数据缓冲；经过一定时间，如果数据流恒定而且速率不匹配一
直继续，那么缓冲区就会填满，从而造成缓冲区溢出与数据丢失。接收机必须通过数据流控
制（向发送器发出信号要求其减速）或占用数据流中的所有空余空间（如以太网中数据包
之间的间隙或光纤通道与

 DVD-ASI 中的逗号字符）进行补偿。如果输入速率低于预期速率

而接收机需要恒定的数据流的话，那么也会出现缓冲区不足的情况。这就会使数据流中出现
间隙，从而使音频流与视频流等应用出现问题。

　　准确度与抖动

　　抖动与准确度常常彼此混淆，不过它们是完全不同的计时系统特性。抖动是指时钟平均
周期与测量得出的各个时钟周期间的差异。尽管每个时钟周期会由于抖动而有所变化，但抖
动的时钟仍趋近于其平均周期。从图

 1 给出的箭靶例子中，平均周期就好比是箭头的平均位

置。我们用平均周期来与理想的系统周期进行对比以测量准确度。因此，准确度计算与抖动
分析无关。图

 2 是一个直方图，显示了如何评估发生高斯随机抖动时钟的准确度。