数字系统抖动测试技术

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1、数字系统抖动测试分析技术AgilentOPDMDM:HuangTengHuang_teng@agilent.com18621167993ConfidentialityLabel1May25,2012目录抖动的概念抖动的成因深入了解抖动抖动的分析方法抖动测试分析方案什么是抖动?定义:“一个信号在跳变时，相对于理想位置的偏移”抖动vs漂移快过10Hz的偏离为:抖动Jitter慢过10Hz的偏离为:漂移Wander参考:ITU-TRecommendationG.810(08/96)“DefinitionsandTerminologyfo

2、rSynchronizationNetworks”抖动vs相位噪声vs频率噪声假设：W(t)=W(2pft+j(t))dW(t)=带有相位调制的波形函数f=波形函数的频率dj(t)=相位调制函数sin(2pft)Idealclock:csin2pft4psin(12pft)Jitteredclock:c310cJitter:4psin(12pft)310c2UI31抖动波形函数J(t)=j(t)2p抖动J=1Dj,Dj=相位噪声2p相位F(t)=2pft+j(t)d1d1d频率f(t)=F(t)=f+j(t)d2pd

3、t2pdt1dd频率噪声Df=f(t)-f=j(t)=J(t)d2pdtdt所以抖动的变化与相位的变化成正比，而抖动的变化率在频谱上以频率噪声的方式显现出来。目录抖动的概念抖动的成因深入了解抖动抖动的分析方法抖动测试分析方案小结：抖动的成因•ReferenceClockTransmitterReceiver•Lossyinterconnect(ISI)•Impedancemismatches(ISI)•Crosstalk(PJ)•ThermalNoise(RJ)•DutyCycleDistortion(DCD)•Termination

4、Errors(ISI)•PowerSupplyNoise(RJ,PJ)•Onchipcoupling(PJ,ISI)抖动的成因热噪声注入噪声(EMI/RFI)线路不稳定性上游时钟（其它）热噪声随机性的,是多个随机抖动源的组合性现象因为内部热能现象FlickerNoise,ShotNoise热能的原子与分子振动分子的解体外部的宇宙射线因热噪声所导致的抖动的分布是高斯与无边际的注入噪声3245RiseFallL_pkgR_pkg确定性的,能被确认为一些固有的成因例如：电源C_compC_pkg地噪声Vdd噪声

5、1例如：晶振–热能的与机器性的噪声例如：由相邻通道的时钟或数据跳变所造成的电磁性串扰码间干扰ISI:不同长度的连续“1”与“0”在带宽有限的系统中受到不同的衰减，导致长连续的“1”或“0”到达比短“1”与短“0”更高的电平，在接续这些长“1”或长“0”后的跳变，信号需要比短“1”与短“0”更多的时间才能到达门限电平，这些时间上的偏离就导致信号的抖动，不同长短“1”与“0”之间的干扰导致数据相关抖动即ISI。占空比失真DCD:因上升沿速率与下降沿速率的不对称性所造成的时钟周期上的偏离，即占空比失真。确定性抖动分布是有边际的，其频谱

6、通常呈现抖动源的各个谐波例如：电源干扰所造成的周期性抖动Pj,在频谱上通常呈现其基频的多次谐波例如：通常使用重复的码形来检验系统的ISI，因为码形是周期性重复的，在频谱将呈现为固定间距的多次谐波电路的不稳定性PLL问题有限的锁相环带宽–锁相环只能跟踪在其带宽以下的低频抖动，一般不能承受高频的抖动检定器的死区振动–连续相同的NRZ码不造成任何的信号跳变,在此情况下，PLL的VCO频率会向其自然的晶体频率而漂移同步开关噪声当多个输出端同时开关至同一的状态时，往往会产生电流上的毛刺，继而导致Vcc与GND的毛刺，与判断门限电压的偏

7、移互连阻抗不连续，互连损耗（其他）上游的参考时钟收发器发送的数据是以参考时钟为基准的，如果参考时钟抖动过大。。。小问题测量一个2.5Gbps的通过长互连传输后的信号，眼图如右图。如何查找到抖动的源泉？目录抖动的概念抖动的成因深入了解抖动抖动的分析方法抖动测试分析方案常见的抖动术语0.0ns0.990ns2.000ns2.980ns4.000nsPPPP12340.990ns1.010ns0.980ns1.020nsperiod0.020ns-0.030ns0.040nscy-cy-0.010ns0.000ns-0.020ns0.0

8、00nsTIEPeriodJitter=18.3psRMS(0.990/1.010/0.980/1.020)Period-Period(Cy-Cy)Jitter=36.1psRMS(0.020