用DSP實(shí)現抖動(dòng)(Jitter)測量的方法

研制的抖動(dòng)測試儀主要包括以下模塊：時(shí)鐘記數、脈沖展寬、數據存儲、數據處理。其中除了脈沖展寬模塊是模擬電路外,其余的3個(gè)模塊都是數字電路,所以該設計是一種數字與模擬的混合電路。在設計中,考慮到算法的復雜性和靈活性,開(kāi)發(fā)時(shí)間的緊迫性以及系統的要求,選用了德州儀器（TI）的TMS320F206。

DSP選擇

TMS320F206是德州儀器公司用靜態(tài)CMOS技術(shù)集成的DSP芯片,屬于TMS320C2000系列。這是一種低功耗器件,采用了改進(jìn)的哈佛結構,有1條程序總線(xiàn)和3條數據總線(xiàn),有高度并行性的算術(shù)邏輯單元ALU、專(zhuān)用硬件邏輯、片內存儲器、片內外設和高度專(zhuān)業(yè)化的指令集,從而使該芯片速度高、操作靈活。TMS320F206有224K的尋址能力、3個(gè)外部中斷、1個(gè)同步串口和一個(gè)異步串口,最高時(shí)鐘為40MHz。由于每秒需處理數據2Mbit,每個(gè)符號采樣兩次,所以實(shí)際數據速率是4Mbps。通過(guò)其算法來(lái)估計其運算量,40MIPS的處理能力完全可以滿(mǎn)足其要求。在設計中使用了1個(gè)外部中斷,一個(gè)異步串口。異步串口和PC機的串口相連接,將DSP計算結果送回到PC機顯示。

時(shí)鐘記數模塊

該模塊主要作用有以下幾個(gè)：

①對二分頻后的2MHz時(shí)鐘信號用100MHz的時(shí)鐘進(jìn)行記數;

②用100MHz時(shí)鐘對2MHz信號記數,產(chǎn)生誤差脈沖;

③對展寬后的誤差脈沖用100MHz的時(shí)鐘進(jìn)行記數;

④產(chǎn)生與數據存儲模塊接口的寫(xiě)時(shí)鐘和寫(xiě)使能信號;

⑤將2MHz的記數值和展寬的誤差脈沖記數值通過(guò)一路8位的數據總線(xiàn)分時(shí)輸出。

此模塊的設計主要是用一塊XILINX公司的CPLD XC95108來(lái)完成的。

脈沖展寬模塊

脈沖展寬模塊是為了提高測試抖動(dòng)的精度,這是本設計中非常關(guān)鍵的一個(gè)模塊。本設計測試抖動(dòng)其實(shí)就是精確地測試出每個(gè)周期的時(shí)間,只有測試的時(shí)間精度提高,最終測試抖動(dòng)才能達到要求的精度。若無(wú)脈沖展寬電路,僅用100MHz的時(shí)鐘記數的話(huà),則單個(gè)周期的測時(shí)的最大誤差將會(huì )是20ns,這樣根本無(wú)法滿(mǎn)足抖動(dòng)測試的精度要求。

為了測出小于度量單位的一個(gè)物理量的值,我們很容易地想到只要將該物理量放大一個(gè)固定的倍數后,使該放大后的物理量可測,此時(shí)只要測出該物理量后除以該放大倍數,即可得到原先的物理量的值。該模塊的設計就利用了這樣的思路。具體是利用LM234產(chǎn)生兩個(gè)恒流源,分別做為一個(gè)電容的充電電流和放電電流。利用充放電電流的不同產(chǎn)生斜率不同的充電曲線(xiàn),再與一參考電壓進(jìn)行比較,即可得到一展寬的脈沖。具體的脈沖展寬電路是用兩個(gè)三級管完成充放電工作和比較電路。三級管的型號是2SC3357,2SC3357是高頻三級管,其工作頻率可達到2GHz。選用高頻三級管對此設計相當重要,因為要測的誤差脈沖其時(shí)間只有幾個(gè)ns。

數據存儲模塊