串行數據系統抖動(dòng)基礎

可見(jiàn)，當輸入觸發(fā)器的電平?jīng)]有翻轉時(shí)，觸發(fā)器能穩定的恢復出輸入信號。

D觸發(fā)器觸發(fā)觸發(fā)脈沖信號示例（時(shí)鐘上升沿觸發(fā)）：

（如果時(shí)鐘和數據之間的相對抖動(dòng)偏差太大，將會(huì )導致圖示D觸發(fā)器輸出信號的邏輯翻轉錯誤或者不穩定）
當數據信號的電平發(fā)生翻轉后，時(shí)鐘邊沿與數據邊沿需要一定的建立時(shí)間來(lái)鎖存數據；同時(shí)，數據信號的電平需要一定的保持時(shí)間讓時(shí)鐘能穩定的鎖存數據。為了讓建立時(shí)間和保持時(shí)間最大化，時(shí)鐘最好能出現在數據比特位的中央。但是由于數據或者時(shí)鐘存在抖動(dòng)，抖動(dòng)較大時(shí)，無(wú)法滿(mǎn)足建立時(shí)間和保持時(shí)間的要求，D觸發(fā)器可能輸出錯誤的數據，產(chǎn)生誤碼。特別是在高速數字電路中，速率的增加導致建立時(shí)間和保持時(shí)間的余量越來(lái)越小，由于抖動(dòng)產(chǎn)生誤碼的概率越來(lái)越高，所以，時(shí)鐘和數據的抖動(dòng)測試非常重要。

二、抖動(dòng)的基本概念
抖動(dòng)的定義為信號在電平轉換時(shí)，其邊沿與理想時(shí)間位置的偏移量。抖動(dòng)比較大時(shí)可能出現：并行總線(xiàn)的建立保持時(shí)間余量不夠、時(shí)鐘穩定度差、串行信號接收端誤碼率高等現象。

研究串行數據系統的抖動(dòng)主要是研究時(shí)鐘與串行數據的相對抖動(dòng)，而不是單純的指時(shí)鐘抖動(dòng)或者數據抖動(dòng)。也就是說(shuō)即使時(shí)鐘有很大的抖動(dòng)，但是只要數據也存在同樣大的抖動(dòng)，則兩者之間的相對抖動(dòng)仍舊很小，時(shí)鐘和數據之間的建立時(shí)間和保持時(shí)間也仍舊能夠得到保證。如下圖所示：

當帶有抖動(dòng)的數據信號與帶有抖動(dòng)的時(shí)鐘信號出現較大的相位偏差時(shí)，系統即有可能出現建立時(shí)間、保持時(shí)間不夠，出現誤碼等情況；這個(gè)偏差叫做串行數據的時(shí)間間隔誤差（TIE，time interval error）。每一個(gè)時(shí)鐘邊沿和數據邊沿都會(huì )有一個(gè)時(shí)間間隔誤差，那么我們需要關(guān)注哪一個(gè)邊沿的TIE呢？還是關(guān)注一段時(shí)間內（一定的波形數量）所有波形邊沿的TIE的累積效果呢？需要多少波形數據統計運算得到的TIE才符合要求呢？搞清楚這幾個(gè)問(wèn)題需要了解下串行數據系統中經(jīng)常用到的另外一個(gè)概念：誤碼率（BER，bit error rate）
三、串行數據系統中誤碼率的概念
由于串行數據系統需要在一給定的時(shí)間內發(fā)送或者傳輸許多位的數據，因此衡量系統的整體性能通常由在一段時(shí)間內或者一定數量的數據進(jìn)行衡量，即發(fā)送端發(fā)送一定量的數據，在接收端接收到的數據中出現錯誤位的比率，也叫做誤碼率。大部分的串行數據標準要求，發(fā)送端發(fā)送10e+12個(gè)誤碼，在接收端出現誤碼的比率不能多于一個(gè)，也就是誤碼率為10e-12，相對應的要求在此誤碼率下抖動(dòng)不能超過(guò)一定的值。而示波器累積10e+12個(gè)誤碼，可能需要數天的時(shí)間，因此示波器在分析誤碼率抖動(dòng)時(shí)通常需要用到統計分析、外推等抖動(dòng)算法。

四、抖動(dòng)的來(lái)源
產(chǎn)生抖動(dòng)的原因有多種，從元器件來(lái)看分為intrinsic抖動(dòng)與nonintrinsic抖動(dòng)兩種，前者是與電子器件和半導體器件的電子和空穴特性有關(guān)，后者與電路的設計有關(guān)，可以通過(guò)優(yōu)化設計來(lái)改善。前者產(chǎn)生的抖動(dòng)稱(chēng)為隨機抖動(dòng)（Random Jitter，簡(jiǎn)稱(chēng)Rj），后者產(chǎn)生的抖動(dòng)稱(chēng)為固有抖動(dòng)（Deterministic jitter）。隨機抖動(dòng)的來(lái)源為熱噪聲、Shot Noise和Flick Noise。固定抖動(dòng)的來(lái)源為：開(kāi)關(guān)電源噪聲、反射、串擾、電磁干擾等等。在后續專(zhuān)門(mén)介紹隨機抖動(dòng)和固有抖動(dòng)的文章中將詳細介紹。