Jitter_数字信号抖动的测试

Dj
Peak-to-Peak
14
抖动 ABC – 周期性抖动Periodic Jitter
8 TIE vs. time 时间间距误差随时间的变化是重复的，周期性波形 8 效果等同于频率调制FM 8 可能的抖动源– 电源的EMI干扰与扩频时钟SSC的调制信号
Peak-to-Peak
Sinusoidal
BER Eye Opening 530.91m Ui
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可调节的软件时钟恢复PLL环路带宽
（Jitter3V2新功能）
f 在进行高速串行数据的抖动测量的时候，示波器必须先通过软件PLL对数据进
行时钟恢复。
f 在大部分的串行数据规范如Fiber channel 要求使用Fbitrate/1667作为环路带宽
8 描述一随机变数的值在某一给出的范围之 内的概率 8 pdf曲线下的面积 = 1
pdf
累积分布函数Cumulative Distribution Function (cdf)
8 描述一随机变数的值小于某一给出的值的 概率 8 cdf曲线是pdf曲线的积分
21
cdf
抖动 ABC –预估眼睛张开度
1 2
Long-Term jitter 测量由参考点滞后相当数量的Cycle（500-1000）后时钟沿的抖动值。 该抖动参数也是时钟稳定性的一个非常重要的指标 。
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TIE抖动的分类
What about Tj/Rj/Dj?
– Tj = Total Jitter in a signal（总体抖动） – Rj = random jitter in a signal（随机抖动） – Dj = deterministic jitter in a signal（固有抖动或者确定性抖动） Periodic Jitter（周期性抖动） Data Dependent Jitter (ISI)（数据相关性抖动） Duty Cycle Jitter（占空比失真抖动）
f 对于信号的低频的调制
或者干扰，必须使用很 长存储深度捕获数据， 才能发现数据的变化规 律
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周期趋势统计分析
f 水平轴显示每一个测量
点，垂直轴为测量的数 值
f 右上方显示光标值
f 此图可呈现每一个周期
的抖动偏移量，从而了 解此时钟信号的周期趋 势
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抖动滤波（Jitter3 V2新功能）
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f Jitter wizard是一个简便易用的工具，对于初学者来说并不需要
深入的了解抖动，根据提示就可以一步一步地随着向导进行抖动 测试！唯一要做的是点击Next-ÆNext…………..
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数
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测量参数统计值
f 各测量参数都可详细列出
统计值
f 统计值包括: – 平均值(Mean) – 最大值(Max) – 最小值(Min) – 峰峰值(Pk-Pk) – 标准差(Std Dev) – 捕获数量(Population) – 正最大相邻误差(Max+Δ) – 負最大相邻误差(Max-Δ) f 一次可同时显示任意6项参
滤波器模型
可以根据需要设置滤波器模型的 参数，对时间趋势图或周期趋势图 进行低通滤波，带通滤波，高通滤 波分析不同频段的抖动趋势。
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抖动滤波应用：用5MHz的截止频率进行低通滤波
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抖动滤波应用： 用35K的截止频率进行低通滤波
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抖动频谱统计分析-追溯抖动根源
f 水平轴显示抖动频率，
垂直轴为每一个频率点 抖动幅度
– 检波器的死区(dead band)
f 晶振(Crystal)所产生的噪声
– 热噪声及机械噪声
f 串扰(Crosstalk)
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多种测量参数及深入的分析功能
f 以TDS7000系列示波器配合TDSJit3应用软件为例 f 自动测量参数包括4类25项参数 f 各种测量参数都可自动计算其统计值 f 统计分析项目包括:
（Golden PLL）。
f 此时软件PLL将跟踪环路带宽内的低频抖动分量，并将其去除。因为某些低频
抖动不会对客户的时钟恢复电路造成影响。
f 但在部分特殊规范中，要求使用非标准的环路带宽的设置，类如Fbitrate/500，此
时用户可以根据需要自定义PLL的环路带宽。
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抖动测试导航-Jitter wizard
f 并行总线中数据与时钟相关的抖动： setup-hold time jitter等 f 高速串行数据的抖动测试：TIE（time interval error）等
5
Jitter Measurement Summary
参考时钟 (理想的时间位置) 抖动的时钟 (跳变时会偏移)
6
Jitter Measurement Summary
A
pdf 1 pdf 2 cdf 2
Eye open for BER @ 1.0E-12
0UI 0.5UI 1UI 1 0
B
1
cdf 1
C
- 0.5UI
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1.5UI
抖动浴盆曲线
T1 Tj=T1+T2
T2
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抖动的来源
f 电源所产生的问题
– Ground Bounce – Vcc噪声
f PLL的不连续性
f 确定性抖动，非高斯分布
Deterministic components
Peak-to-Peak
Dj is bounded!
1-sigma or RMS
Random components
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抖动 ABC – 确定性抖动
8 确定性抖动不是高斯分布，通常是有边际的。 8 确定性抖动的PDF函数呈现离散分布。
for BER=10-9： Pk-Pk: Tj = DjPK-PK + 12* RjRMS for BER=10-12： Pk-Pk: Tj = DjPK-PK + 14* RjRMS
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抖动 ABC – 抖动的统计观念
概率密度函数Probability Density Function (pdf)
数
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直方图统计分析
f 水平轴表示抖动偏移量，
垂直轴表示任一偏移量下 积累的测量次数
f 此图可呈现不同抖动偏移
量的分布状况，从而了解 此时钟信号的抖动分布情 况
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时间趋势统计分析
f 水平轴显示每一个测量
发生的时间，垂直轴为 测量的数值
f 右上方显示光标值
f 此图可呈现每一个周期
的抖动偏移量，从而了 解此信号的抖动时间趋 势
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抖动 ABC – 抖动的统计观念
理论: 两个独立随机变量之和 8 若两个随机变量是独立的, 两个独立随机变量之和的 概率密度函数是两者的概率密度函数的卷积 = pfd: Tj = Dj Rj (convolution) Dj = μ+ - μ−
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抖动 ABC – 无边际的总体抖动
8 究竟这个比失真DCD
8 不对称的上升边沿速率与下降边沿速率
8 不适当的判决门限选择
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抖动 ABC – 码间干扰
8 ISI又称为DDj数据相关抖动或PDj码型相关抖动 8 因为有限的带宽限制
8 驱动器 Driver 8 对比器Comparator 8 PCB线路与电缆的衰减与损耗
(…这却与你观察多久有关)
?
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抖动 ABC – 总体抖动
8 因为Rj是无边际的, 所以Tj也是无边际的. 8 如Rj, Tj按测量的时间变长而增加, 所以Tj必须伴同误码率BER表示出
来, Tj才显得有意义。
8 Pk-Pk: Tj = (N*RjRMS) + DjPK-PK , 按不同的BER，N不同
抖动的测试与分析
1
串行传输的原理
2
抖动测量
y 抖动的定义 y 抖动的来源 y 抖动的分类 y 抖动统计分析
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抖动的定义
抖动可以定义为 “一个信号在跳变时，相对其理想时间位置的偏移量”
参考时钟 (理想的时间位置) 抖动的时钟 (跳变时会偏移) 时间偏移量
抖动量
4
抖动的分类
f 时钟抖动：
period jitter，cycle-cycle jitter，N-cycle jitter，long-term jitter等
f 右上方显示光标值
f 此图是频谱图，从图上
可以很容易的分析出抖 动的频率分布情况，从 而帮助找到抖动的根 源，去除抖动，指导电 路调试。
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浴盆曲线分析
f 水平轴显示 BER Eye
Opening，垂直轴为累 积的bit数
f 此图显示误码率及累积
次数的曲线图，从图上 可以很容易的分析出 BER Eye Opening
对经常切换的“1,0,1,0,…” 的高频信号，衰减比连续的“1,1,1,1,0,0,0,0,…”的低频信号 要来得厉害。所以长的连续不变码到达更高的电平，在跳变时需要更多的时间才能到 达门限电平，导致信号抖动。因为这个抖动的幅度与码型相关，所以又称码型相关抖 动。 8 因为阻抗不匹配导致信号发射。被发射的信号叠加在原由的信号导致幅度增加而最终 使转换电平所耗费的时间更多，从而产生抖动。 不一样的电平 DDJ
8
Tj：Total Jitter
f Total Jitter
– 评估大量数据时的抖动：例如 1012 bits
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► Rj：Random Jitter
f 随机抖动的PDF (probability density function)函数呈现高斯分布
Rj is unbounded!
1-sigma or RMS
直方图(Histogram)统计分析 时间趋势(Time Trend)统计分析 周期趋势(Cycle Trend)统计分析 抖动频谱(Spectrum)统计分析 浴盆曲线(BathTub)统计分析