信號抖動(dòng)的種類(lèi)與測量

還有一個(gè)跟抖動(dòng)很類(lèi)似的概念，即漂移。一般情況下，抖動(dòng)是指發(fā)生得比較快的定時(shí)偏差，而漂移是指發(fā)生的比較慢得定時(shí)偏差。ITU把漂移和抖動(dòng)之間的門(mén)限定義為10Hz，偏移頻率大于10Hz的叫抖動(dòng)，小于10Hz的叫做漂移。

抖動(dòng)可以分為隨機性抖動(dòng)(RJ)和確定性抖動(dòng)(DJ)，而確定性抖動(dòng)又可以分為周期性抖動(dòng)(PJ)、數據相關(guān)抖動(dòng)(DDJ)和占空比抖動(dòng)(DCD)三種，如下圖所示：

縮略語(yǔ)：

TJ：Total Jitter 總抖動(dòng)

DJ：Deterministic Jitter 確定性抖動(dòng)

RJ：Random Jitter 隨機抖動(dòng)

PJ：Periodic Jitter 周期性抖動(dòng)

DDJ：Data Dependent Jitter 數據相關(guān)抖動(dòng)

DCD：Duty Cycle Distortion 工作周期抖動(dòng)

TIE：Time Interval Error 時(shí)間區間誤差

RMS：Root Mean Square 均方根

ISI：Inter Symbol Interference 碼間干擾



1.隨機抖動(dòng)(RJ)

隨機抖動(dòng)產(chǎn)生的原因很復雜，很難消除。器件的內部熱噪聲，晶體的隨機振動(dòng)，宇宙射線(xiàn)等都可能引起隨機抖動(dòng)。

隨機抖動(dòng)滿(mǎn)足高斯分布，在理論上是無(wú)邊界的，只要測試的時(shí)間足夠長(cháng)，隨機抖動(dòng)也是無(wú)限大的。高斯分布概率密度函數圖形如下圖所示。

所以隨機抖動(dòng)的鋒-鋒值必須伴同誤碼率BER表示出來(lái)，RJRMS＝概率密度函數(pdf)的標準偏差:σ，隨機抖動(dòng)的鋒-鋒值RJpk-pk=N*σ,按不同的BER，N不同，如下圖所示：

2.確定性抖動(dòng)(DJ)

確定性抖動(dòng)不是高斯分布，通常是有邊際的，它是可重復可預測的。信號的反射、串擾、開(kāi)關(guān)噪聲、電源干擾、EMI等都會(huì )產(chǎn)生DJ。DJ的概率密度函數圖形如下圖所示:

1).周期性抖動(dòng)(PJ)

以周期方式重復的抖動(dòng)稱(chēng)為周期性抖動(dòng)，由于可以將周期波形分解為與諧波相關(guān)的正弦曲線(xiàn)的傅立葉級數，因此，這類(lèi)抖動(dòng)有時(shí)也稱(chēng)為正弦抖動(dòng)。周期抖動(dòng)與數據流中任何定期重復的碼型無(wú)關(guān)，周期抖動(dòng)一般是由耦合到系統中的外部確定的噪聲源引起的?？赡艿亩秳?dòng)源有：電源的EMI干擾與擴頻時(shí)鐘SSC的調制信號。

2).數據相關(guān)抖動(dòng)(DDJ)

DDJ一般是由于電纜或設備的帶寬限制及阻抗不匹配造成的。DDJ分為DCD和ISI兩種。

DCD值是相對于額定值50%的占空比偏差，一般分兩種情況：

①信號的上升沿和下降沿的斜率不同；

②信號DC平均值發(fā)生變化而導致波形的判決門(mén)限高/低于應有值；

ISI又稱(chēng)為DDJ數據相關(guān)抖動(dòng)或PDJ碼型相關(guān)抖動(dòng)。

因為阻抗不匹配導致信號發(fā)射。被發(fā)射的信號疊加在原信號上導致信號幅度增加而最終使轉換電平所耗費的時(shí)間更多，從而產(chǎn)生抖動(dòng)。對經(jīng)常切換的“1,0,1,0…”高頻信號，其衰減比連續的“1,1,1,1,0,0,0,0…”低頻信號大。所以長(cháng)的連續不變碼會(huì )到達更高的電平，在跳變時(shí)需要更多的時(shí)間才能到達門(mén)限電平，導致信號抖動(dòng)。因為這個(gè)抖動(dòng)的幅度與碼型相關(guān)，所以又稱(chēng)碼型相關(guān)抖動(dòng)。

總抖動(dòng)鋒-鋒值：TJpk-pk=(N*RJRMS)+DJpk-pk



信號抖動(dòng)值的測量主要分為時(shí)鐘、并行總線(xiàn)和高速串行數據三大類(lèi)。時(shí)鐘抖動(dòng)的測量指標有：Period Jitter (周期抖動(dòng))，Cycle to Cycle Jitter (周期間抖動(dòng))，N-Cycle Jitter (N個(gè)周期后抖動(dòng))，TIE (時(shí)間間隔誤差)四種；并行總線(xiàn)以及其它所有的源同步數據總線(xiàn)中的數據與時(shí)鐘相關(guān)抖動(dòng)的測量指標有：Setup/Hold time jitter(建立/保持時(shí)間抖動(dòng))，Clk-out time jitter，Crossover Voltage Jitter(差分交點(diǎn)電壓抖動(dòng))三種；高速串行數據的抖動(dòng)測量主要PLL TIE。