高速鏈路時(shí)鐘抖動(dòng)規范基礎知識

本文介紹時(shí)鐘抖動(dòng)對高速鏈路性能的影響。我們將重點(diǎn)介紹抖動(dòng)預算基礎。

　　用于在更遠距離對日益增長(cháng)的海量數據進(jìn)行傳輸的一些標準不斷出現。來(lái)自各行業(yè)的工程師們組成了各種委員會(huì )和標準機構，根據其開(kāi)發(fā)標準的目標（數據吞吐量和通信距離）確定抖動(dòng)預算；同時(shí)還要考慮到組成通信鏈路的模塊的局限性。

　　圖1 通信鏈路—抖動(dòng)組件

　　圖1顯示了集成有一個(gè)嵌入式時(shí)鐘的典型高速通信鏈路。每個(gè)子系統（時(shí)鐘、發(fā)送器、通道和接收機）都會(huì )對整體抖動(dòng)預算的增加產(chǎn)生影響。子系統抖動(dòng)包括一個(gè)決定性 （DJ） 組件和一個(gè)隨機組件 （RJ），如圖1所示。為了實(shí)現可接受的通信效果，必須滿(mǎn)足下列條件：

　　方程式 1

　　其中：TJSYS是總抖動(dòng)，而1UI為1個(gè)單位時(shí)間間隔（1比特時(shí)間）

　　總抖動(dòng) （TJ） 包括每個(gè)子系統決定性抖動(dòng)和隨機抖動(dòng)的和。由于隨機抖動(dòng)自身的屬性，進(jìn)行這種求和時(shí)需要特別注意。隨機抖動(dòng)呈現高斯（隨機）分布，并且無(wú)邊界。因此，隨機抖動(dòng)可表示為一個(gè)RMS值，并且在規定測量/整合帶寬范圍內對其進(jìn)行估算。例如，圖1所示接收機的抖動(dòng)測量帶寬便為f2 - f1（參見(jiàn)圖2）。這是因為接收機鎖相環(huán)路 （PLL） 追蹤f1以下的抖動(dòng)（從而排斥它），而發(fā)射PLL的頻率上限為f2。從接收機的角度來(lái)看，使鏈路性能降低的隨機抖動(dòng)降至這些限制之間。

　　圖2 高速通信鏈路—隨機抖動(dòng)測量帶寬

　　由于隨機抖動(dòng)是隨機過(guò)程產(chǎn)生的結果，系統總隨機抖動(dòng)的計算需要進(jìn)行方和根 （RSS） 計算，如方程式2所示：

　　方程式 2

　　決定性抖動(dòng)源和的計算很簡(jiǎn)單：

　　方程式 3

　　最后，可對系統總抖動(dòng)進(jìn)行估算，由此可以實(shí)現鏈路預算；但是，還需要做更多的工作。這種計算涉及統計數學(xué)。需要用到一種被稱(chēng)之為Q因數的參數（參見(jiàn)表 1）。Q因數的大小具體取決于誤碼率 （BER），同時(shí)還要根據鏈路性能/可靠性目標來(lái)選擇。由于隨機抖動(dòng)的無(wú)邊界屬性，（最終）會(huì )出現誤碼。例如，10-8的BER意味著(zhù)，每發(fā)送100，000，000 比特便會(huì )有一個(gè)比特被錯誤解釋?，F代的通信系統通常會(huì )要求一個(gè)達到或者超過(guò)10-12以上的BER。

　　系統總抖動(dòng)（以及鏈路預算）可使用方程式4計算得到：

　　方程式 4

　　例如，10-14的BER時(shí)，總抖動(dòng)為：

　　方程式 5

　　表1 Q因數和誤碼率

　　本文討論了構成總抖動(dòng)預算的一些參數。