信號(hào)抖動(dòng)的分類(lèi)與測(cè)量

信號(hào)抖動(dòng)的分類(lèi)與測(cè)量 1 1 2 2 2 2 4 4 4 4 5 71.抖動(dòng)的定義ITU-TG.701標(biāo)準(zhǔn)對(duì)抖動(dòng)的定義為：“抖動(dòng)是指數(shù)字信號(hào)在短期內(nèi)重要的瞬時(shí)變化相對(duì)于理想位置發(fā)還有一個(gè)跟抖動(dòng)很類(lèi)似的概念，即漂移。一般情況下，抖動(dòng)是指發(fā)生得比較快的定時(shí)偏差，而漂移是指發(fā)生的比較慢得定時(shí)偏差。ITU把漂移和抖動(dòng)之間的門(mén)限定義為10Hz,偏移頻率大于10Hz的叫抖動(dòng)，小于10Hz的叫做漂移。抖動(dòng)可以分為隨機(jī)性抖動(dòng)(RJ)和確定性抖動(dòng)(DJ),而確定性抖動(dòng)又可以分為周期性抖動(dòng)(PJ)、數(shù)據(jù)相第2頁(yè)共8頁(yè)TIE:TimeIntervalErrJitter(周期抖動(dòng)),CycletoCtimejitter(建立/保持時(shí)間抖動(dòng)),Clk-outtimejitter,CrossoverVolt高速串行數(shù)據(jù)的抖動(dòng)測(cè)量主要PLLTIE。據(jù)統(tǒng)計(jì)，最后根據(jù)概率統(tǒng)計(jì)，給出該時(shí)鐘周期大小的分布規(guī)律，此測(cè)量將顯示PeriodJitter必須指定一定的采樣周期數(shù)，不同的周期數(shù)，抖動(dòng)的PK-PK值是不同的，JEDEC要求的采樣數(shù)最少為10000個(gè)。測(cè)量統(tǒng)計(jì)過(guò)程如下圖所示：N個(gè)周期后抖動(dòng)是測(cè)量由參考點(diǎn)滯后相當(dāng)數(shù)量(N)個(gè)時(shí)鐘周期后沿的積累效應(yīng)。測(cè)量該指標(biāo)時(shí)需要一個(gè)邊沿的統(tǒng)計(jì)常數(shù)為參考，否則測(cè)出來(lái)的抖動(dòng)可能會(huì)大于一個(gè)UI。測(cè)CrossoverVoltageJitter主要測(cè)量差分信號(hào)P端的上升沿與N端的交叉點(diǎn)波動(dòng)情況，如下圖所示：速率除以1667作為PLL的環(huán)路帶寬。對(duì)于同時(shí)抖動(dòng)的RMS值一般為pk-pk值的1/7。??.抖動(dòng)的分類(lèi)過(guò)去多年來(lái)用于量化抖動(dòng)的最常用的方法是峰峰值抖動(dòng)(Peak-to-peakJitter)和均方根抖動(dòng)聲的存在，使得抖動(dòng)的直方圖或者分布圖不呈現(xiàn)完全的高斯分布，因此統(tǒng)計(jì)得到的抖動(dòng)的1o或者RMS值不等于真實(shí)高斯分布的1值。系統(tǒng)的主動(dòng)脈，因此時(shí)鐘的抖動(dòng)一直備受關(guān)注。描述時(shí)鐘系統(tǒng)的(Phasejitter)、周期抖動(dòng)(Periodjitter)、相鄰周期間抖動(dòng)(Cycletocyclejitter).第5頁(yè)共8頁(yè)偏差，以時(shí)間為單位，也可以換算成弧度，角度等);相位抖動(dòng)是相位噪聲在數(shù)字域的等效體現(xiàn)，它是理想邊沿位置一般定義在數(shù)字信號(hào)一個(gè)比特位時(shí)間間隔的整數(shù)倍位置處。如下圖1所示為某一在上一篇文章中，我們提到了串行數(shù)據(jù)系統(tǒng)中接收端芯片的工作原理以及TIE(TimeIntervalError)的相位抖動(dòng)在每一個(gè)時(shí)鐘周期都會(huì)有一個(gè)數(shù)值；而數(shù)據(jù)信號(hào)常常有很多個(gè)連零電平或者連1電平如果將所有邊沿處的TIE抖動(dòng)做一個(gè)直方圖統(tǒng)計(jì)，我們可能會(huì)發(fā)現(xiàn)這些TIE值是具有一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律的，如下圖所示分別為呈現(xiàn)高斯分布的TIE抖動(dòng)以及呈現(xiàn)雙峰分布的TIE抖動(dòng)：呈現(xiàn)高斯分布的抖動(dòng)通常是由于熱噪聲等引起的，稱(chēng)為隨機(jī)抖動(dòng)(RandomJitter);呈現(xiàn)雙峰且將高斯曲線(xiàn)分成兩部分的雙峰之間的抖動(dòng)值稱(chēng)為固有抖動(dòng)(DeterministicJitter);通常來(lái)說(shuō)抖動(dòng)成分主要是由隨機(jī)抖動(dòng)Rj和固有抖動(dòng)Dj構(gòu)成的，在之前的第二節(jié)我們有介紹到由于Rj的峰峰值是****的，隨著累積樣本數(shù)的增加而增加，因此通常是用統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)偏差值(幾個(gè)sigma范圍內(nèi)的抖動(dòng)值)來(lái)衡量的；而Dj則是用峰峰值來(lái)衡量的。當(dāng)前大部分串行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求測(cè)量誤碼率為10e-12時(shí)的總體抖動(dòng)(Tj)大小，而通常直方圖+/-7sigma以?xún)?nèi)的數(shù)據(jù)樣本數(shù)才能達(dá)到10e+12。Tj就是衡量Dj與Rj的整體影響的抖動(dòng)術(shù)語(yǔ)。誤碼率為10e-12時(shí)的總體抖動(dòng)Tj=14Rj+Dj(Rj是指1sigma時(shí)的抖動(dòng)或者叫RMS第7頁(yè)共8頁(yè)如果我們不用統(tǒng)計(jì)的方式來(lái)分析TIE抖動(dòng)，化趨勢(shì)，即用如Lecroy示波器中的參數(shù)track的功能，我們也同樣能夠看出TIE抖動(dòng)值的變化趨勢(shì)：當(dāng)TIE的樣本積累很多時(shí)，我們也能夠觀察到TIE參數(shù)變化的趨上圖藍(lán)色波形即為T(mén)IE抖動(dòng)參數(shù)的變化趨勢(shì)，呈現(xiàn)了周期性的變化，如果對(duì)其做FFT變換，會(huì)發(fā)現(xiàn)有周期性的頻譜成分，這類(lèi)抖動(dòng)就稱(chēng)為周期性抖動(dòng)(動(dòng));占空比失真引起的DCD抖動(dòng)；因數(shù)據(jù)碼型中0電平和1電平切換頻率不同導(dǎo)致的碼間干擾抖動(dòng)為OBUJ(其它的固有不相干抖動(dòng)),這類(lèi)抖動(dòng)屬于固有抖動(dòng)成分，但是數(shù)值很小，很容易和隨機(jī)抖動(dòng)Rj綜上所述，串行數(shù)據(jù)的總體抖動(dòng)Tj的構(gòu)成如下樹(shù)狀圖：定的樣本數(shù)量)的總體抖動(dòng)Tj分解為Dj,Rj,DDj,Pj2、高速串行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)一般要求在特定誤碼率情況下(如10e-12)的總體抖動(dòng)Tj,固有抖動(dòng)Dj抖動(dòng)Rj等指標(biāo)不能過(guò)大；而時(shí)鐘信號(hào)一般是芯片手冊(cè)給出要求，因此分析時(shí)鐘抖動(dòng)時(shí)需要多大的數(shù)據(jù)?？量蹋瑒t有可能是在1sigma范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)量進(jìn)行測(cè)量分析的(數(shù)據(jù)量小，所以抖動(dòng)也會(huì)小很多),參照?qǐng)D4。3、時(shí)鐘的相位抖動(dòng)、周期抖動(dòng)、相鄰周期間抖動(dòng)也同樣可以作為基本單位進(jìn)行統(tǒng)可以設(shè)定特定樣本數(shù)據(jù)時(shí)的Tj,Dj,Rj以及相關(guān)的分解(數(shù)據(jù)