信號抖動的種類與測量

還有一個跟抖動很類似的概念，即漂移。一般情況下，抖動是指發(fā)生得比較快的定時偏差，而漂移是指發(fā)生的比較慢得定時偏差。ITU把漂移和抖動之間的門限定義為10Hz，偏移頻率大于10Hz的叫抖動，小于10Hz的叫做漂移。

抖動可以分為隨機(jī)性抖動(RJ)和確定性抖動(DJ)，而確定性抖動又可以分為周期性抖動(PJ)、數(shù)據(jù)相關(guān)抖動(DDJ)和占空比抖動(DCD)三種，如下圖所示：

縮略語：

TJ：Total Jitter 總抖動

DJ：Deterministic Jitter 確定性抖動

RJ：Random Jitter 隨機(jī)抖動

PJ：Periodic Jitter 周期性抖動

DDJ：Data Dependent Jitter 數(shù)據(jù)相關(guān)抖動

DCD：Duty Cycle Distortion 工作周期抖動

TIE：Time Interval Error 時間區(qū)間誤差

RMS：Root Mean Square 均方根

ISI：Inter Symbol Interference 碼間干擾



1.隨機(jī)抖動(RJ)

隨機(jī)抖動產(chǎn)生的原因很復(fù)雜，很難消除。器件的內(nèi)部熱噪聲，晶體的隨機(jī)振動，宇宙射線等都可能引起隨機(jī)抖動。

隨機(jī)抖動滿足高斯分布，在理論上是無邊界的，只要測試的時間足夠長，隨機(jī)抖動也是無限大的。高斯分布概率密度函數(shù)圖形如下圖所示。

所以隨機(jī)抖動的鋒-鋒值必須伴同誤碼率BER表示出來，RJRMS＝概率密度函數(shù)(pdf)的標(biāo)準(zhǔn)偏差:σ，隨機(jī)抖動的鋒-鋒值RJpk-pk=N*σ,按不同的BER，N不同，如下圖所示：

2.確定性抖動(DJ)

確定性抖動不是高斯分布，通常是有邊際的，它是可重復(fù)可預(yù)測的。信號的反射、串?dāng)_、開關(guān)噪聲、電源干擾、EMI等都會產(chǎn)生DJ。DJ的概率密度函數(shù)圖形如下圖所示:

1).周期性抖動(PJ)

以周期方式重復(fù)的抖動稱為周期性抖動，由于可以將周期波形分解為與諧波相關(guān)的正弦曲線的傅立葉級數(shù)，因此，這類抖動有時也稱為正弦抖動。周期抖動與數(shù)據(jù)流中任何定期重復(fù)的碼型無關(guān)，周期抖動一般是由耦合到系統(tǒng)中的外部確定的噪聲源引起的。可能的抖動源有：電源的EMI干擾與擴(kuò)頻時鐘SSC的調(diào)制信號。

2).數(shù)據(jù)相關(guān)抖動(DDJ)

DDJ一般是由于電纜或設(shè)備的帶寬限制及阻抗不匹配造成的。DDJ分為DCD和ISI兩種。

DCD值是相對于額定值50%的占空比偏差，一般分兩種情況：

①信號的上升沿和下降沿的斜率不同；

②信號DC平均值發(fā)生變化而導(dǎo)致波形的判決門限高/低于應(yīng)有值；

ISI又稱為DDJ數(shù)據(jù)相關(guān)抖動或PDJ碼型相關(guān)抖動。

因?yàn)樽杩共黄ヅ鋵?dǎo)致信號發(fā)射。被發(fā)射的信號疊加在原信號上導(dǎo)致信號幅度增加而最終使轉(zhuǎn)換電平所耗費(fèi)的時間更多，從而產(chǎn)生抖動。對經(jīng)常切換的“1,0,1,0…”高頻信號，其衰減比連續(xù)的“1,1,1,1,0,0,0,0…”低頻信號大。所以長的連續(xù)不變碼會到達(dá)更高的電平，在跳變時需要更多的時間才能到達(dá)門限電平，導(dǎo)致信號抖動。因?yàn)檫@個抖動的幅度與碼型相關(guān)，所以又稱碼型相關(guān)抖動。

總抖動鋒-鋒值：TJpk-pk=(N*RJRMS)+DJpk-pk



信號抖動值的測量主要分為時鐘、并行總線和高速串行數(shù)據(jù)三大類。時鐘抖動的測量指標(biāo)有：Period Jitter (周期抖動)，Cycle to Cycle Jitter (周期間抖動)，N-Cycle Jitter (N個周期后抖動)，TIE (時間間隔誤差)四種；并行總線以及其它所有的源同步數(shù)據(jù)總線中的數(shù)據(jù)與時鐘相關(guān)抖動的測量指標(biāo)有：Setup/Hold time jitter(建立/保持時間抖動)，Clk-out time jitter，Crossover Voltage Jitter(差分交點(diǎn)電壓抖動)三種；高速串行數(shù)據(jù)的抖動測量主要PLL TIE。