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技术解析:详解各种抖动技术规范

2014-10-13 11:21
瑾年Invader
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  随着高速应用中的定时要求日趋严格,对各种抖动技术规范的更深入理解现已变得非常重要。从10Gb以太网网络到PCIe等高速互联技术,链路中所暗含的稳健性都与降低定时裕度密切相关。

  简言之,抖动就是信号边沿与理想值或理想间隔的偏差。使用一个周期信号作为理想参考值,可在下图中更准确地描述系统中带噪音成分的真实信号,其中噪声源包括电源、热噪声以及交叉耦合干扰等。图1是“理想”信号和信号频域表示法。

技术解析:详解各种抖动技术规范

  图1:“理想”信号

  由于噪声和扰动对信号有影响,因此得到的波形会受到抖动影响,如图2所示。整个频谱上的信号能量传播被称为相位噪声。

技术解析:详解各种抖动技术规范

  图2:抖动的影响

  抖动可进一步划分为多个子类和技术规范,每一个都有自身的属性和测量方式。主要测量方法包括:周期抖动、循环周期抖动以及相位抖动。虽然这些并未涵盖所有测量形式,但在本文中我们只详细介绍这几种。

  周期抖动

  周期抖动是指周期时间与上述理想信号周期的偏差。我们随机选择很多个周期,然后计算平均时钟周期(其应该接近理想周期)以及标准偏差与峰至峰值。标准偏差被称为“RMS抖动”,峰至峰值被称为“Pk-Pk周期抖动”。

  由于周期抖动的随机高斯分布特性,其能量信息完全可由平均偏差和标准偏差来描述。不过,更有用的测量可通过Pk-Pk周期抖动产生。知道Pk-Pk周期抖动,对于恰当配置系统设置和保持时间来说很有用。下面的等式近似于这种最差情况:

  Pk-Pk周期抖动=2σx(RMS周期抖动)

  恰当的σ值源自高斯分布概率密度函数,如表1所示。本表可按以下方法读取:对于给定样片量的N个周期,有N-1个样本周期具有处于该分布平均值的σN以内的周期。N个周期中随后只有1个周期超过了该范围。比特误码率可直接使用,即BER=1/N。

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  表1:高斯分布概率

  循环周期抖动

  循环周期抖动是周期信号中两个相邻周期的周期时间变化。在整个信号数据流中随机选出相邻周期,直到选出足够的样片数量为止—通常是1,000个以上。相邻周期集中的峰值偏差可按循环周期抖动报告,在扩频计时中特别有用,因为此时周期抖动很容易受到刻意扩频的影响。

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