Быстродействующие аналого-цифровые преобразователи (АЦП) по определению являются устройствами, которые производят выборки аналогового сигнала и, как таковые, должны иметь тактовые входы, управляющие выборкой. Некоторые разработчики систем, использующие АЦП, сталкивались с тем, что запуск преобразования относительно момента подачи первого импульса выборки происходил позднее, чем ожидалось. Как ни странно, причиной этой задержки часто была неправильная полярность импульсов внешнего тактового генератора, подаваемых на АЦП.

Многие высокоскоростные АЦП имеют тактовые входы выборки, обладающие следующими характеристиками:

• Имеют дифференциальные входы;
• Внутренне смещены для установки входного синфазного напряжения (VCM);
• Рассчитаны на связь с источником синхронизации по переменному току.

Данное обсуждение относится к преобразователям с буферами тактовых импульсов, обладающими этими свойствами.

В дифференциальных входных буферах тактовых сигналов АЦП часто бывает предусмотрено внутреннее смещение порога переключения. Если бы такого смещения не было, переключение происходило бы при дифференциальном напряжении 0 В. Если не имеющий смещения буфер тактовых импульсов не управлялся бы и был связан по переменному току, каждый из тактовых входов (CLK+ и CLK–) был бы внутренне подтянут к синфазному напряжению. В этом случае постоянные напряжения на входах CLK+ и CLK– были бы одинаковыми, и это означало бы, что дифференциальное напряжение равно 0 В.

В идеальном мире при отсутствии сигнала на входах тактовый буфер не переключался бы. В реальности в электронных системах всегда присутствует хотя бы небольшой шум. В этом гипотетическом случае, когда входной порог переключения равен 0 В, любой шумовой сигнал на входах пересечет порог и вызовет непреднамеренное переключение.

Если в тактовом буфере предусмотрено достаточное смещение входного порога, те же условия не приведут к переключению. Поэтому смещение порогового напряжения переключения в дифференциальных тактовых буферах, связанных по переменному току, является полезным, и по этой причине в буферы синхронизации часто включают цепи смещения порога переключения.

В отсутствие тактового генератора CLK+ и CLK– будут подтянуты к одному и тому же напряжению VCM внутренней схемой смещения тактового буфера. При первоначальной подаче тактового сигнала фронты тактовых импульсов CLK+ и CLK– будут направлены в положительную и отрицательную сторону или в отрицательную и положительную сторону от ранее установленного значения VCM. На Рисунке 1 VCM = 0.9 В.

Рисунок 1.	Запуск преобразования при нарастающем фронте первого импульса CLK+ и спадающем фронте импульса CLK–.

На Рисунке 1 показана подача тактовых импульсов после периода неактивности (либо при первом включении системы, либо после того, как драйвер тактового генератора не работал в течение некоторого времени). В этом случае первый фронт CLK+ будет положительным, а CLK– – отрицательным. При положительном смещении, добавленном к входному порогу переключения, этот тактовый сигнал переключит тактовый буфер первым же своим фронтом, как показано на Рисунке 1. Входной буфер синхронизации сразу же выдаст тактовый сигнал.

Если окажется так, что синхронизация началась с импульса противоположной полярности, первый фронт CLK– будет положительным, а первый фронт CLK+ – отрицательным. При таком же положительном смещении, добавленном к входному порогу переключения, этот тактовый сигнал не будет переключать тактовый буфер своим первым и последующими фронтами до тех пор, пока со временем импульсы не придут в устойчивое состояние и не пересекут порог, как показано на Рисунке 2.

Рисунок 2.	Запуск преобразования при спадающем фронте первого импульса CLK+ и нарастающем фронте импульса CLK–.

Как можно видеть, полярность начального стартового тактового импульса влияет на переключение тактового буфера со смещенным входным порогом. В одном случае (в данном примере CLK+ изначально нарастает) тактовый буфер в идеале начнет переключаться сразу же после подачи первого импульса. При противоположной полярности (в данном примере CLK+ изначально спадает) тактовый буфер не начнет переключаться сразу после подачи первого импульса.

Обнаружив неожиданную задержку при запуске АЦП, попробуйте изменить полярность тактовых импульсов. Это может повлиять на время запуска.