基于DSP的抖動(dòng)測量的方案

引言

　　抖動(dòng)（jitter）會(huì )使數字電路的傳輸性能惡化，由于信號上升沿或是下降沿在時(shí)間軸上的正確位置被取代，在數據再生的時(shí)候，數據比特流中就會(huì )引入錯誤。在合并了緩沖存儲器和相位比較器的數字儀表中，由于數據溢出或是損耗，錯誤就會(huì )引入到數字信號中。此外，在數模變換電路中，時(shí)鐘信號的相位調制會(huì )使恢復出的采樣信號惡化，這在傳輸編碼的寬帶信號時(shí)會(huì )造成問(wèn)題。

　　1 抖動(dòng)的分類(lèi)

　　抖動(dòng)分為系統抖動(dòng)和隨機抖動(dòng)。

　?。?）系統抖動(dòng)是在信號再生電路時(shí)間上不準，或是碼是串擾，或是在幅頻轉換中的不準確的電纜均衡造成的。系統抖動(dòng)取決于系統的性能。

　?。?）隨機抖動(dòng)來(lái)源于內部或是外部的干擾信號，如噪聲、串擾、反射等。隨機抖動(dòng)與傳輸信號的系統無(wú)關(guān)。

　　系統抖動(dòng)與不同的脈沖再生電路的脈沖的模式有關(guān)，會(huì )連續地積累。隨機抖動(dòng)則與脈沖再生電路的脈沖模式無(wú)關(guān)，而且也不會(huì )連續地積累；在大多數低速率的數字系統中，系統抖動(dòng)占主導地位；而在高速系統中，隨機抖動(dòng)變得越來(lái)越重要，甚至會(huì )占據主導地位。

　　干擾性的抖動(dòng)可以利用信號再生電路劃中利用“去抖動(dòng)”電路來(lái)減弱其影響。這種“去抖動(dòng)”電路來(lái)減弱其影響。這種“去抖動(dòng)”電路包括了一個(gè)帶有窄帶相位平滑電路的信號緩沖器。信號再生電路只能將抖動(dòng)頻率高于時(shí)鐘再生電路的截止頻率的抖動(dòng)成分減小，而低頻的抖動(dòng)成分則仍然會(huì )出現在輸出信號或是信號再生電路中。在這種情況下，抖動(dòng)被傳輸到輸出信號中，信號再生電路此時(shí)就象是一個(gè)低通濾波器。

　　2 抖動(dòng)測量方法

　　傳統的抖動(dòng)測量采用模擬測試的方法。圖1給出了傳統模擬測量方法的原理框圖，它是將數據信號與基準時(shí)鐘信號相比較，使用相位探測器的平均輸出。模擬測量方法帶來(lái)了很多問(wèn)題，這都是因為相位探測器將相位表達成一個(gè)模擬電壓引起的。

　　2.1 用模擬方法測試抖動(dòng)的缺點(diǎn)

　　a 時(shí)鐘恢復限制了抖動(dòng)測量的帶寬；

　　b 時(shí)間恢復由于自由運行頻率的偏移引入了抖動(dòng)噪聲；

　　c 大動(dòng)態(tài)范圍要求大頻率分割，導致產(chǎn)生了起出相位探測器范圍的低頻脈沖，進(jìn)一步限制了測量的帶寬；

　　d 模擬電壓受制于由噪聲和寄生電容產(chǎn)生的負面影響；

　　e 模擬電壓的范圍受制于電源電壓的范圍；

　　f 基準恢復由于其帶寬小獲得鎖相很慢。

　　隨著(zhù)DSP技術(shù)、ADC應用技術(shù)和ASIC技術(shù)的發(fā)展，抖動(dòng)分析跟隨著(zhù)科技從模擬到數字的轉變進(jìn)程，發(fā)展了基于數字分析的抖動(dòng)測量方法?；跀底值亩秳?dòng)分析方法有先進(jìn)得多的特性，能使工程師們?yōu)橄乱淮O計的測試和分析作更充分的準備。

　　下面圖2給出了基于數字分析的抖動(dòng)測量方法的原理框圖。這里的目標是將每個(gè)NRZ沿用二進(jìn)制數作時(shí)間標記，其中計數器最低位（LSB）權值就是時(shí)間間隔分辨率。時(shí)間間隔計數器完成時(shí)間標記功能，通過(guò)數字處理標記出抖動(dòng)大小，再經(jīng)過(guò)數字濾波器提供抖動(dòng)測量所需的高通和低通濾波。在濾波過(guò)程中，可實(shí)現分辨率中兩個(gè)最佳位。抖動(dòng)得到進(jìn)一步的處理以檢測峰峰值、真有效值或其它參數，比如頻譜容量。