信號(hào)完整性基礎(chǔ)系列之十一——理解力科SDA的三種抖動(dòng)分解

圖五：力科SDA中Pj的分析

DDj的計(jì)算有兩種方法，一種是Synchronous N cycle plot方法，另一種是ISI plot方法。

當(dāng)捕獲的信號(hào)的數(shù)據(jù)碼流是重復(fù)的，使用Synchronous N cycle plot方法，如下圖六所示，

理 想情況下，數(shù)據(jù)pattern的每個(gè)邊沿的平均位置μ應(yīng)該在bit interval的整數(shù)倍上，由于通道的非線(xiàn)性以及上升下降時(shí)間的不平衡，該平均位置μ（均值）與理想位置e存在時(shí)間差，這種抖動(dòng)是與數(shù)據(jù)的碼型相關(guān)的， 記錄下一個(gè)pattern中每個(gè)邊沿的時(shí)間差offset= e－μ。其中的最大值減去最小值即為DDj抖動(dòng)的峰峰值。

圖六：Synchronous N cycle plot方法計(jì)算DDj
在 下圖七中記錄了某偽隨機(jī)碼PRBS7的SnCycle圖，即127個(gè)bit中每個(gè)邊沿的DDj（offset= e－μ）的變化趨勢(shì)圖。相鄰兩個(gè)邊沿之間如果存在連續(xù)的0或者1（即沒(méi)有跳變位），則采用線(xiàn)性插值連接offset與offset。測(cè)量該DDj隨著 bit位的變化的曲線(xiàn)的峰峰值即可得到DDj的峰峰值。

圖七：Synchronous N cycle plot方法計(jì)算DDj

當(dāng) 捕獲的數(shù)據(jù)信號(hào)的碼流是不重復(fù)時(shí)，使用ISI plot方法來(lái)計(jì)算DDj。由于碼間干擾ISI是由于連接TX到RX的信道對(duì)碼型不同的信號(hào)產(chǎn)生不同的影響，在力科SDA中，首先構(gòu)建選定長(zhǎng)度為N個(gè) bit信號(hào)，幀長(zhǎng)度為N個(gè)bit的信號(hào)可以有2個(gè)組合。從串行數(shù)據(jù)流中找出同種bit組合的信號(hào)，平均運(yùn)算以去除隨機(jī)抖動(dòng)，然后把平均后的各種組合的碼型 疊加在一起，可以測(cè)量到碼型相關(guān)抖動(dòng)DDj。在下圖八中，N=5，在左圖中可以看到，從串行數(shù)

圖八：力科SDA中ISI Plot方法分析DDJ

據(jù)碼流中選取“00010”和“11110”，取平均運(yùn)算后，疊加到ISI圖中，可以清晰觀(guān)察到兩個(gè)碼型導(dǎo)致的抖動(dòng)。在右上圖為串行數(shù)據(jù)的眼圖，右下圖為六種不同碼型疊加的ISI圖，前者的輪廓與后者完全一致，而后者在加入隨機(jī)抖動(dòng)后與前者很接近。

三種計(jì)算方法的比較：

Conventional 方法可以計(jì)算出DDj、Pj、DCD、ISI，可以計(jì)算出Pj的來(lái)自于哪些頻率，對(duì)于串行信號(hào)的分析和調(diào)試非常實(shí)用。Effective和MJSQ方法只 能得到Tj、Dj和Rj，不能把Dj進(jìn)一步分解。Effective方法采用與BERT相似的方法來(lái)計(jì)算Dj和Rj，測(cè)量結(jié)果可以與BERT做對(duì)比。

注： 在三種方法的示意圖中都可以看到Tj是用TIE直方圖的尾部外插值后推算出來(lái)的，在抖動(dòng)測(cè)試儀器行業(yè)中，對(duì)于直方圖尾部擬合且外插值有幾種算法。 力科SDA使用了NQ-Scale方法來(lái)對(duì)TIE直方圖的尾部進(jìn)行擬合和外插值運(yùn)算，在另一篇文章中將介紹NQ-Scale方法。

參考文獻(xiàn)
1, Understanding the Choices for Jitter Calculation Method, LeCroy Application Brief
2, A Comparison of Methods for Estimating Total Jitter Concerning Precision, Accuracy and Robustness, Martin Miller Ph.D., Michael Schnecker, DesignCon2007.
3, Fibre Channel – Method Jitter and Signal Quality Specification – MJSQ, T11.2/Project 1315-DT/Rev 14.1, June 5, 2005.