高速互聯(lián)鏈路中參考時(shí)鐘的抖動(dòng)分析與測量

高速互聯(lián)鏈路介紹
任何一個(gè)通信鏈路都包含三個(gè)部分：發(fā)送器（TX）、媒質(zhì)（信道）、接收器（RX）。對于高速的串行互聯(lián)鏈路也包含這三個(gè)部分，如下圖1所示為一個(gè)典型的高速互聯(lián)鏈路的結構圖。其中發(fā)送器包括了：并行轉換串行、編碼（比如8b10b編碼）、發(fā)送信號優(yōu)化（如預加重）、發(fā)送驅動(dòng)等功能。接收器包括了：時(shí)鐘恢復、數據恢復、接收信號優(yōu)化（如均衡）、串行轉化并行、解碼等功能。傳輸通道則由印刷電路板的走線(xiàn)、過(guò)孔、連接器、插卡的金手指、電纜、光纖等組成。

從整個(gè)鏈路的組成來(lái)看，發(fā)送器參考時(shí)鐘的抖動(dòng)在串并轉換時(shí)就引入到整個(gè)鏈路中，影響著(zhù)TX端發(fā)送出的數據的抖動(dòng)，而接收器要從這些數據中恢復出時(shí)鐘來(lái)進(jìn)行后續的處理?？梢钥闯霭l(fā)送器參考時(shí)鐘的性能對整個(gè)鏈路的性能起到很關(guān)鍵的作用。本文從時(shí)鐘抖動(dòng)的相關(guān)概念、測試實(shí)例、測試注意事項、測試難點(diǎn)幾方面對時(shí)鐘抖動(dòng)測試進(jìn)行分析和探討。

圖1：串行互聯(lián)鏈路的結構示意圖

三種時(shí)鐘抖動(dòng)的定義，峰峰值與有效值
時(shí)鐘抖動(dòng)通常分為時(shí)間間隔誤差（Time Interval Error，簡(jiǎn)稱(chēng)TIE），周期抖動(dòng)（Period Jitter）和相鄰周期抖動(dòng)（cycle to cycle jitter）三種抖動(dòng)。

TIE又稱(chēng)為phase jitter，是信號在電平轉換時(shí)，其邊沿與理想時(shí)間位置的偏移量。理想時(shí)間位置可以從待測試時(shí)鐘中恢復，或來(lái)自于其他參考時(shí)鐘。如圖2所示TIE抖動(dòng)的示意圖，I1、I2、I3、In-1、In是時(shí)鐘第一個(gè)到第n個(gè)上升沿與理想時(shí)間位置的偏差，將I1、I2到In進(jìn)行數理統計，在所有樣本的找出最大值和最小值，兩者相減可以得到TIE抖動(dòng)的峰峰值，即：

假設N為測量的樣本總數，抖動(dòng)的平均值可表示為：

抖動(dòng)的有效值（即RMS值）為所有樣本的1個(gè)Sigma值，即：

周期抖動(dòng)（Period Jitter）是多個(gè)周期內對時(shí)鐘周期的變化進(jìn)行統計與測量的結果。如圖3所示的P1、P2、Pn-1、Pn為多個(gè)周期內時(shí)鐘的周期數值，對這些數值進(jìn)行數理統計，同理，與TIE抖動(dòng)的峰峰值和有效值計算方法相同，把P1到Pn中的最大值減去最小值，得到周期抖動(dòng)的峰峰值，把P1到Pn進(jìn)行1個(gè)Sigma運算，得到周期抖動(dòng)的RMS值。