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1抖动的测试与分析2串行传输的原理3y抖动的定义y抖动的来源y抖动的分类y抖动统计分析抖动测量4抖动的定义抖动可以定义为“一个信号在跳变时,相对其理想时间位置的偏移量”参考时钟(理想的时间位置)抖动的时钟(跳变时会偏移)时间偏移量抖动量5f时钟抖动:periodjitter,cycle-cyclejitter,N-cyclejitter,long-termjitter等f并行总线中数据与时钟相关的抖动:setup-holdtimejitter等f高速串行数据的抖动测试:TIE(timeintervalerror)等抖动的分类6JitterMeasurementSummary参考时钟(理想的时间位置)抖动的时钟(跳变时会偏移)7JitterMeasurementSummaryLong-Termjitter测量由参考点滞后相当数量的Cycle(500-1000)后时钟沿的抖动值。该抖动参数也是时钟稳定性的一个非常重要的指标。8TIE抖动的分类WhataboutTj/Rj/Dj?–Tj=TotalJitterinasignal(总体抖动)–Rj=randomjitterinasignal(随机抖动)–Dj=deterministicjitterinasignal(固有抖动或者确定性抖动)PeriodicJitter(周期性抖动)DataDependentJitter(ISI)(数据相关性抖动)DutyCycleJitter(占空比失真抖动)9Tj:TotalJitterfTotalJitter–评估大量数据时的抖动:例如1012bits10►Rj:RandomJitterf随机抖动的PDF(probabilitydensityfunction)函数呈现高斯分布1-sigmaorRMS7-sigmaRjisunbounded!118随机抖动的统计分布是正态高斯分布8直方图(有限的采样数)↔概率密度函数呈现高斯分布(数学的模型)8因为随机抖动是高斯分布,所以是无边际的。按理论,随机抖动的峰峰值随测量时间变长而增加。抖动ABC–随机抖动+σ−σ+6σ−6σ-∞+∞峰峰值是多小?12抖动ABC–随机抖动8所以随机抖动的峰峰值必须伴同误码率BER表示出来8RjRMS=概率密度函数(pdf)的标准偏差:σ8Rjpk-pk=N*σ,按不同的BER,N不同BER=10-9,N=12BER=10-12,N=1413►Dj:DeterministicJitterf确定性抖动,非高斯分布RandomcomponentsDeterministiccomponentsPeak-to-Peak1-sigmaorRMSDjisbounded!148确定性抖动不是高斯分布,通常是有边际的。8确定性抖动的PDF函数呈现离散分布。Peak-to-Peak抖动ABC–确定性抖动Dj158TIEvs.time时间间距误差随时间的变化是重复的,周期性波形8效果等同于频率调制FM8可能的抖动源–电源的EMI干扰与扩频时钟SSC的调制信号Peak-to-Peak抖动ABC–周期性抖动PeriodicJitterSinusoidal168不对称的上升边沿速率与下降边沿速率8不适当的判决门限选择抖动ABC–占空比失真DCD178ISI又称为DDj数据相关抖动或PDj码型相关抖动8因为有限的带宽限制8驱动器Driver8对比器Comparator8PCB线路与电缆的衰减与损耗对经常切换的“1,0,1,0,…”的高频信号,衰减比连续的“1,1,1,1,0,0,0,0,…”的低频信号要来得厉害。所以长的连续不变码到达更高的电平,在跳变时需要更多的时间才能到达门限电平,导致信号抖动。因为这个抖动的幅度与码型相关,所以又称码型相关抖动。8因为阻抗不匹配导致信号发射。被发射的信号叠加在原由的信号导致幅度增加而最终使转换电平所耗费的时间更多,从而产生抖动。抖动ABC–码间干扰DDJ不一样的电平18=抖动ABC–抖动的统计观念理论:两个独立随机变量之和8若两个随机变量是独立的,两个独立随机变量之和的概率密度函数是两者的概率密度函数的卷积pfd:Tj=DjRj(convolution)Dj=μ+-μ−198究竟这个眼睛有多开?(…这却与你观察多久有关)?抖动ABC–无边际的总体抖动20抖动ABC–总体抖动8因为Rj是无边际的,所以Tj也是无边际的.8如Rj,Tj按测量的时间变长而增加,所以Tj必须伴同误码率BER表示出来,Tj才显得有意义。8Pk-Pk:Tj=(N*RjRMS)+DjPK-PK,按不同的BER,N不同forBER=10-9:Pk-Pk:Tj=DjPK-PK+12*RjRMSforBER=10-12:Pk-Pk:Tj=DjPK-PK+14*RjRMS21概率密度函数ProbabilityDensityFunction(pdf)8描述一随机变数的值在某一给出的范围之内的概率8pdf曲线下的面积=1累积分布函数CumulativeDistributionFunction(cdf)8描述一随机变数的值小于某一给出的值的概率8cdf曲线是pdf曲线的积分pdfcdf抖动ABC–抖动的统计观念22抖动ABC–预估眼睛张开度pdf1pdf2cdf20.5UI12ABC0UI1UIEyeopenforBER@1.0E-12-0.5UI1.5UIcdf111023抖动浴盆曲线T1T2Tj=T1+T224抖动的来源f电源所产生的问题–GroundBounce–Vcc噪声fPLL的不连续性–检波器的死区(deadband)f晶振(Crystal)所产生的噪声–热噪声及机械噪声f串扰(Crosstalk)25多种测量参数及深入的分析功能f以TDS7000系列示波器配合TDSJit3应用软件为例f自动测量参数包括4类25项参数f各种测量参数都可自动计算其统计值f统计分析项目包括:直方图(Histogram)统计分析时间趋势(TimeTrend)统计分析周期趋势(CycleTrend)统计分析抖动频谱(Spectrum)统计分析浴盆曲线(BathTub)统计分析26测量参数fTDS7000系列示波器配合TDSJit3应用软件f测量参数包括:–时钟(10项)–数据(4项)–时钟-数据(3项)–通用(8项)共4类25项参数f一次可同时测量任意6项参数27测量参数统计值f各测量参数都可详细列出统计值f统计值包括:–平均值(Mean)–最大值(Max)–最小值(Min)–峰峰值(Pk-Pk)–标准差(StdDev)–捕获数量(Population)–正最大相邻误差(Max+Δ)–負最大相邻误差(Max-Δ)f一次可同时显示任意6项参数28直方图统计分析f水平轴表示抖动偏移量,垂直轴表示任一偏移量下积累的测量次数f此图可呈现不同抖动偏移量的分布状况,从而了解此时钟信号的抖动分布情况29时间趋势统计分析f水平轴显示每一个测量发生的时间,垂直轴为测量的数值f右上方显示光标值f此图可呈现每一个周期的抖动偏移量,从而了解此信号的抖动时间趋势f对于信号的低频的调制或者干扰,必须使用很长存储深度捕获数据,才能发现数据的变化规律30周期趋势统计分析f水平轴显示每一个测量点,垂直轴为测量的数值f右上方显示光标值f此图可呈现每一个周期的抖动偏移量,从而了解此时钟信号的周期趋势31抖动滤波(Jitter3V2新功能)32滤波器模型可以根据需要设置滤波器模型的参数,对时间趋势图或周期趋势图进行低通滤波,带通滤波,高通滤波分析不同频段的抖动趋势。33抖动滤波应用:用5MHz的截止频率进行低通滤波34抖动滤波应用:用35K的截止频率进行低通滤波35抖动频谱统计分析-追溯抖动根源f水平轴显示抖动频率,垂直轴为每一个频率点抖动幅度f右上方显示光标值f此图是频谱图,从图上可以很容易的分析出抖动的频率分布情况,从而帮助找到抖动的根源,去除抖动,指导电路调试。36浴盆曲线分析f水平轴显示BEREyeOpening,垂直轴为累积的bit数f此图显示误码率及累积次数的曲线图,从图上可以很容易的分析出BEREyeOpeningBEREyeOpening530.91mUi37可调节的软件时钟恢复PLL环路带宽(Jitter3V2新功能)f在进行高速串行数据的抖动测量的时候,示波器必须先通过软件PLL对数据进行时钟恢复。f在大部分的串行数据规范如Fiberchannel要求使用Fbitrate/1667作为环路带宽(GoldenPLL)。f此时软件PLL将跟踪环路带宽内的低频抖动分量,并将其去除。因为某些低频抖动不会对客户的时钟恢复电路造成影响。f但在部分特殊规范中,要求使用非标准的环路带宽的设置,类如Fbitrate/500,此时用户可以根据需要自定义PLL的环路带宽。38抖动测试导航-JitterwizardfJitterwizard是一个简便易用的工具,对于初学者来说并不需要深入的了解抖动,根据提示就可以一步一步地随着向导进行抖动测试!唯一要做的是点击Next-ÆNext…………..
本文标题:Jitter-数字信号抖动的测试
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