相位噪声和Jitter概念
Jitter知识

Jitter知识Jitter知识Charles AltmannChapter 1:什么是jitter1) 什么是jitter所谓jitter就是⼀种抖动。
具体如何解释呢?让我们来看⼀个例⼦。
假如你有个⼥友,你希望她每天晚上下班之后7点来找你,⽽有的时候她6:30到,有的时候是7:23,有的时候也许是下⼀天。
这种时间上的不稳定就是jitter。
如果你多观察这种时间上的不规律性,你会对jitter有更深⼀些的理解。
在你观察的这段期间内,⼥友最早和最晚到来的时间被称为“jitter全振幅”(peak to peak jitter amplitude)。
“jitter半振幅”(jitter-amplitude)就是你⼥友实际来的时间和7点之间的差值。
⼥友来的时间有早有晚,jitter半振幅也有正有负。
通过计算,你可以找出jitter半振幅的平均值,如果你能够计算出你⼥友最有可能在哪个时间来,你就可以发现⼥友来的时间是完全⽆规律的(随机jitter radeom jitter)还是和某些特定事情有关系(关联jitter correlated jitter)。
所谓关联jitter就是⽐如你知道你的⼥友周四要晚来,因为她要去看她的妈妈。
如果你能彻底明⽩这点,你就已经是⼀个correlated jitter的专家了。
2) 什么是时基抖动(Clock jitter)在数字⾳频中,我们要直接和数字信号的发送与传输打交道。
声⾳以⼆进制编码被储存在光盘或者DAT卡带中,在回放⾳乐的时候,这些010101的信号被送进DA转换器(Digital-Analog converter)并被还原为模拟波形信号;在录制数字⾳频的时候,⼀个参考时钟信号会和⾳频信息⼀起被送进AD转换器(Analog-Digital converter),转换器把模拟信号转换为0101的数字信号并且记录下来。
数字信号总是和⼀个参考时钟信号⼀起传送并且记录,⼀些数字⾳频传输格式如S/PDIF和AES/EBU,它们在⼀个信号中同时传送数据和时钟。
相位噪声指标

相位噪声指标摘要:1.相位噪声的概念2.相位噪声的计算方法3.相位噪声的应用领域4.相位噪声的降低技术正文:相位噪声指标是一种用于描述信号相位随机变化的参数,它是噪声参数的重要组成部分。
相位噪声在通信、雷达、精密测量等领域有着广泛的应用。
本文将从相位噪声的概念、计算方法、应用领域以及降低技术四个方面进行介绍。
一、相位噪声的概念相位噪声是指信号相位在时间上的随机变化。
当信号经过传输或放大过程中,由于各种原因,信号的相位会发生变化,这种变化即为相位噪声。
相位噪声可以表现为频域上的相位噪声功率谱密度(PSD)和时域上的相位噪声功率谱密度(PSD)。
二、相位噪声的计算方法相位噪声的计算方法主要包括以下两种:1.频域计算法:通过测量信号的相位功率谱密度(PSD)来计算相位噪声。
相位噪声PSD 可以通过信号的傅里叶变换来计算。
2.时域计算法:通过测量信号的自相关函数和互相关函数来计算相位噪声。
时域计算法主要适用于非平稳信号的相位噪声计算。
三、相位噪声的应用领域相位噪声在以下领域有着广泛的应用:1.通信系统:相位噪声会影响通信系统的性能,如降低信号传输速率、增加误码率等。
因此,在通信系统中,需要对相位噪声进行严格的控制。
2.雷达系统:相位噪声对雷达系统的性能也有重要影响,如降低目标检测能力、降低测量精度等。
因此,在雷达系统中,也需要对相位噪声进行严格的控制。
3.精密测量:在精密测量领域,相位噪声会影响测量结果的准确性。
因此,对相位噪声的控制和测量是精密测量领域的重要研究内容。
四、相位噪声的降低技术降低相位噪声的技术主要有以下几种:1.采用低噪声元件:选择具有较低相位噪声的元件,可以有效地降低系统整体的相位噪声。
2.采用适当的信号处理技术:如数字信号处理技术、自适应滤波技术等,可以有效地降低信号的相位噪声。
3.优化系统设计:通过合理的系统设计,如降低信号传输距离、优化信号传输路径等,可以降低系统整体的相位噪声。
时间抖动(jitter)的概念及其分析方法

时间抖动(jitter)的概念及其分析方法随着通信系统中的时钟速率迈入GH z级,抖动这个在模拟设计中十分关键的因素,也开始在数字设计领域中日益得到人们的重视。
在高速系统中,时钟或振荡器波形的时序误差会限制一个数字I/O接口的最大速率。
不仅如此,它还会导致通信链路的误码率增大,甚至限制A/D转换器的动态范围。
有资料表明在3GH z以上的系统中,时间抖动(jitter)会导致码间干扰(ISI),造成传输误码率上升。
在此趋势下,高速数字设备的设计师们也开始更多地关注时序因素。
本文向数字设计师们介绍了抖动的基本概念,分析了它对系统性能的影响,并给出了能够将相位抖动降至最低的常用电路技术。
本文介绍了时间抖动(jitter)的概念及其分析方法。
在数字通信系统,特别是同步系统中,随着系统时钟频率的不断提高,时间抖动成为影响通信质量的关键因素。
关键字:时间抖动、jitter、相位噪声、测量时间抖动的概念在理想情况下,一个频率固定的完美的脉冲信号(以1MHz为例)的持续时间应该恰好是1us,每500ns 有一个跳变沿。
但不幸的是,这种信号并不存在。
如图1所示,信号周期的长度总会有一定变化,从而导致下一个沿的到来时间不确定。
这种不确定就是抖动。
抖动是对信号时域变化的测量结果,它从本质上描述了信号周期距离其理想值偏离了多少。
在绝大多数文献和规范中,时间抖动(jitter)被定义为高速串行信号边沿到来时刻与理想时刻的偏差,所不同的是某些规范中将这种偏差中缓慢变化的成分称为时间游走(wander),而将变化较快的成分定义为时间抖动(jitter)。
图1 时间抖动示意图1.时间抖动的分类抖动有两种主要类型:确定性抖动和随机性抖动。
相位噪声指标

相位噪声指标一、相位噪声的定义和作用1.1 什么是相位噪声相位噪声是指信号的相位随时间变化的不稳定性,是信号中包含的相位抖动或相位变化的度量。
相位噪声通常由于外界干扰、器件非线性、时钟抖动等因素引起,会对通信、雷达、导航、测量等领域的系统性能产生重要影响。
1.2 相位噪声的作用相位噪声直接影响到信号的频谱特性和时域波形,对于各种通信系统的性能有着重要的影响。
在无线通信中,相位噪声会导致信号的频谱扩展、信号传输距离的限制以及误码率的提高。
在雷达和导航系统中,相位噪声会导致目标距离和速度的测量误差增大,降低系统的精度和灵敏度。
二、相位噪声指标的定义和分类2.1 相位噪声指标的定义相位噪声指标是对相位噪声进行量化和描述的参数。
常见的相位噪声指标有相位噪声功率谱密度、相位噪声功率、相位噪声系数等。
2.2 相位噪声指标的分类根据测量相位噪声的方法和对象的不同,相位噪声指标可以分为以下几类: 1. 绝对相位噪声指标:用来描述信号的绝对相位噪声,常见的指标有相位噪声功率谱密度和相位噪声功率。
2. 相对相位噪声指标:用来描述信号之间的相对相位噪声,常见的指标有相位噪声系数和相位抖动。
三、常见相位噪声指标的计算和分析3.1 相位噪声功率谱密度相位噪声功率谱密度(Phase Noise Power Spectral Density)是描述信号相位噪声频谱特性的重要指标,通常用单位频率内的相位噪声功率表示。
计算相位噪声功率谱密度的方法有多种,常见的方法有功率谱法、自相关法和相位差法。
3.2 相位噪声功率相位噪声功率(Phase Noise Power)是指信号中相位噪声功率谱密度在一定频率范围内的积分值。
相位噪声功率是评估信号稳定性的重要参数,一般以dBc/Hz为单位进行表示。
3.3 相位噪声系数相位噪声系数(Phase Noise Coefficient)是指信号频率偏移一个固定偏移量时,相位噪声功率谱密度的变化量。
相位噪声指标

相位噪声指标(最新版)目录1.相位噪声的概念2.相位噪声的计算方法3.相位噪声的影响因素4.降低相位噪声的措施正文相位噪声指标是用于描述信号相位在时间上的变化程度的一个参数,它是噪声参数的重要组成部分。
相位噪声对信号的质量和传输效果有着重要影响,因此深入了解相位噪声指标对于信号处理和通信系统设计具有重要意义。
一、相位噪声的概念相位噪声是指信号的相位在时间上的变化程度,通常用角度或弧度表示。
当信号的相位变化较大时,相位噪声也就较大,这会导致信号的质量下降,从而影响信号的传输效果。
二、相位噪声的计算方法相位噪声的计算方法通常有两种,一种是通过计算信号相位的标准偏差,另一种是通过计算信号相位的均方根偏差。
这两种方法都可以有效地描述信号的相位噪声,但在具体应用时需要根据实际情况选择合适的方法。
三、相位噪声的影响因素相位噪声的影响因素主要有两个,一个是信号源的性质,另一个是信号传输的环境。
信号源的性质会影响信号的相位稳定性,例如,如果信号源的相位随机变化较大,那么信号的相位噪声也就较大。
信号传输的环境也会对信号的相位稳定性产生影响,例如,如果信号传输的过程中存在较强的电磁干扰,那么信号的相位噪声也就较大。
四、降低相位噪声的措施降低相位噪声的措施主要有两个,一个是优化信号源的设计,另一个是改善信号传输的环境。
通过优化信号源的设计,可以提高信号的相位稳定性,从而降低信号的相位噪声。
通过改善信号传输的环境,可以减少电磁干扰,从而降低信号的相位噪声。
总的来说,相位噪声指标是描述信号质量的重要参数,对于信号处理和通信系统设计具有重要意义。
相位噪声定义

相位噪声定义相位噪声是指信号的相位在一定时间范围内随机变化的现象。
在通信系统、雷达系统、测量系统等领域中,相位噪声是一个重要的性能指标,对系统的性能和精度有着重要影响。
1. 相位噪声的概念与表征相位噪声可以看作是频率稳定度的一种表现形式。
频率稳定度是指信号在时间上保持稳定的能力,而相位噪声则体现了信号相位随时间变化的不确定性。
通常情况下,我们用相位噪声谱密度来描述信号中存在的相位噪声。
相位噪声谱密度表示了单位频率范围内单位功率内所含有的相位变化。
常用单位为rad^2/Hz。
2. 相位噪声源在实际应用中,相位噪声主要来自以下几个方面:2.1 振荡器本身振荡器是产生高精度时钟信号或者参考信号的关键组件,而振荡器本身会引入一定的相位噪声。
这主要由于振荡器元件(如晶体谐振器、铁氧体谐振器等)的非线性特性和噪声产生机制引起的。
2.2 环境因素环境因素也会对信号的相位稳定性产生影响,如温度变化、机械振动、电磁干扰等。
这些因素会引入额外的相位噪声,降低系统的性能。
2.3 电路和系统设计电路和系统设计中存在的不完美因素也会导致相位噪声。
例如,不稳定的时钟分频电路、功率放大器等都可能引入相位噪声。
3. 相位噪声的影响相位噪声对于各种通信和测量系统都有重要意义,它会直接影响系统的性能和精度。
以下是几个常见领域中相位噪声的影响:3.1 通信系统在通信系统中,相位噪声会导致信号传输质量下降,增加误码率。
特别是在高速数据传输中,相位噪声对于时钟恢复和信号解调等关键步骤有着重要影响。
3.2 雷达系统雷达系统需要精确测量目标物体的距离和速度,而相位噪声会影响测量的准确性。
对于高精度雷达系统来说,降低相位噪声是提高测量精度的关键。
3.3 测量系统在科学实验和工程测量中,相位噪声会影响测量结果的准确性。
例如,在频率计、频谱仪等测量设备中,相位噪声会导致频率测量误差增大。
4. 相位噪声的抑制与衡量为了降低相位噪声对系统性能的影响,我们需要采取一些抑制措施。
相位噪声 时域 频域-概述说明以及解释

相位噪声时域频域-概述说明以及解释1.引言1.1 概述相位噪声是一种在信号处理和通信系统中广泛存在的噪声形式,它对系统性能和数据传输具有重要影响。
相位噪声源于信号的相位变化,可能导致频谱中的频率偏移或相位偏移。
因此,研究和理解相位噪声的特性、分析方法和应用是非常重要的。
在现代通信系统中,相位噪声是一个关键的技术指标,特别是在高速数据传输和无线通信等领域。
它在天线设计、频谱规划、调制解调、时钟同步和误码率性能等方面起着关键作用。
相位噪声的特性主要包括其频谱分布和功率密度谱。
频谱分布通常用功率谱密度表示,它描述了信号在不同频率上的能量分布。
相位噪声的功率密度谱通常呈现出随频率增加而增大的趋势。
此外,相位噪声还具有相位不稳定性和频率稳定性两个方面的特性。
相位不稳定性描述了相位随时间变化的程度,而频率稳定性描述了信号频率的稳定性。
时域分析和频域分析是用来研究相位噪声的重要工具。
时域分析主要关注信号在时间域上的波形和变化特性。
常见的时域分析方法包括自相关函数、互相关函数、统计量分析等。
而频域分析则研究信号在频域上的频谱分布和频率成分。
常见的频域分析方法包括傅里叶变换、功率谱密度估计等。
本文将重点探讨相位噪声的定义、特性以及其对系统性能的影响。
同时介绍时域分析和频域分析的基本原理、方法和工具,并讨论它们在相位噪声研究中的应用。
最后,总结相位噪声对系统的重要性,评价时域和频域分析的综合价值,并展望未来在相位噪声研究方面的发展方向。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以按照以下方式编写:1.2 文章结构本文将按照以下结构来进行论述相位噪声、时域分析和频域分析的相关内容:2. 正文2.1 相位噪声2.1.1 定义和背景2.1.2 相位噪声的特性2.1.3 相位噪声的影响2.2 时域分析2.2.1 时域分析的基本原理2.2.2 时域分析的方法和工具2.2.3 时域分析的应用2.3 频域分析2.3.1 频域分析的基本原理2.3.2 频域分析的方法和工具2.3.3 频域分析的应用3. 结论3.1 总结相位噪声的重要性3.2 对时域和频域分析的综合评价3.3 展望未来的研究方向通过以上的结构安排,本文将首先从引言部分概述相位噪声的背景和目的,然后展开正文内容,分别介绍相位噪声的定义和特性,以及时域和频域分析的基本原理、方法、工具和应用。
锁相环指标 -回复

锁相环指标-回复什么是锁相环指标?锁相环指标是指用来衡量锁相环(Phase-Locked Loop,PLL)性能的各种参数和指标。
PLL是一种电路系统,通过对输入信号的相位进行比较,并根据比较结果调整本身输出信号的相位,从而使输出信号保持与输入信号的相位同步。
在各种通信、控制和测量领域,PLL已经广泛应用。
而锁相环指标则是评估PLL工作性能和稳定度的重要依据。
有哪些常见的锁相环指标?实际上,锁相环的指标非常多,并且根据具体应用的不同可能略有差异。
下面列举几个常见的锁相环指标:1. 锁定时间(Lock time):指PLL从失锁状态转变为锁定状态所需要的时间。
锁定时间短是衡量PLL性能和适用性的重要指标之一。
2. 锁定范围(Lock range):指PLL在输入信号频率范围内能够保持稳定锁定的能力。
通常用频率范围或相位范围来表示。
3. 噪声性能(Noise performance):指PLL对输入信号中的噪声和扰动的抵抗能力。
好的锁相环应该能够在抑制噪声的同时保持输出信号的稳定性。
4. 抖动(Jitter):指信号在时间上的不稳定性,可以通过锁相环来降低抖动。
抖动越小,表明锁相环性能越好。
5. 相位噪声(Phase noise):指锁相环输出信号相位随时间的变化情况。
相位噪声小的锁相环输出信号更加稳定。
6. 频率稳定度(Frequency stability):指锁相环输出信号频率的变化程度。
频率稳定度好的锁相环输出信号与输入信号的频率差距很小。
以上仅为锁相环指标中的几个常见要素,根据不同应用的需求,可能还会有其他更具体的指标。
锁相环指标如何优化?优化锁相环指标是实际应用中非常重要的任务,因为合理的指标设计和优化可以提高PLL的性能,提高系统的可靠性和稳定性。
1. 设计合适的环路带宽:适当选择环路带宽可以平衡相位噪声和锁定时间的要求。
过高的带宽容易引入噪声,过低的带宽又会增加锁定时间。
2. 添加滤波器:通过添加滤波器来抑制输入信号中的噪声和频率扰动,从而提高锁相环的噪声性能和稳定性。
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相位噪声和抖动jitter的概念及估算方法时钟频率的不断提高使和在系统时序上占据日益重要的位置。
本文介其概念及其对系统性能的影响,并在电路板级、芯片级和单元模块级分别提供了减小相位噪声和抖动的有效方法。
随着通信系统中的时钟速度迈入GHz级,相位噪声和抖动这两个在模拟设计中十分关键的因素,也开始在数字芯片和电路板的性能中占据日益重要的位置。
在高速系统中,时钟或振荡器波形的时序误差会限制一个数字I/O接口的最大速率,不仅如此,它还会增大通信链路的误码率,甚至限制A/D转换器的动态范围。
在此趋势下,高速数字设备的设计师们也开始更多地关注时序因素。
本文向数字设计师们介绍了相位噪声和抖动的基本概念,分析了它们对系统性能的影响,并给出了能够将相位抖动和噪声降至最低的常用电路技术。
什么是相位噪声和抖动?相位噪声和抖动是对同一种现象的两种不同的定量方式。
在理想情况下,一个频率固定的完美的脉冲信号(以1 MHz为例)的持续时间应该恰好是1微秒,每500ns有一个跳变沿。
但不幸的是,这种信号并不存在。
如图1所示,信号周期的长度总会有一定变化,从而导致下一个沿的到来时间不确定。
这种不确定就是相位噪声,或者说抖动。
抖动是一个时域概念抖动是对信号时域变化的测量结果,它从本质上描述了信号周期距离其理想值偏离了多少。
通常,10 MHz以下信号的周期变动并不归入抖动一类,而是归入偏移或者漂移。
抖动有两种主要类型:确定性抖动和随机性抖动。
确定性抖动是由可识别的干扰信号造成的,这种抖动通常幅度有限,具备特定的(而非随机的)产生原因,而且不能进行统计分析。
造成确定性抖动的来源主要有4种:1. 相邻信号走线之间的串扰:当一根导线的自感增大后,会将其相邻信号线周围的感应磁场转化为感应电流,而感应电流会使电压增大或减小,从而造成抖动。
2. 敏感信号通路上的EMI辐射:电源、AC电源线和RF信号源都属于EMI源。
与串扰类似,当附近存在EMI辐射时,时序信号通路上感应到的噪声电流会调制时序信号的电压值。
3. 多层基底中电源层的噪声:这种噪声可能改变逻辑门的阈值电压,或者改变阈值电压的参考地电平,从而改变开关门电路所需的电压值。
4. 多个门电路同时转换为同一种逻辑状态:这种情况可能导致电源层和地层上感应到尖峰电流,从而可能使阈值电压发生变化。
随机抖动是指由较难预测的因素导致的时序变化。
例如,能够影响半导体晶体材料迁移率的温度因素,就可能造成载子流的随机变化。
另外,半导体加工工艺的变化,例如掺杂密度不均,也可能造成抖动。
随机抖动最基本的一个特性就是随机性,因此我们可以用高斯统计分布来描述其特性。
例如,对一个只包含随机抖动因素的时钟振荡器的振荡周期进行100次连续测量,测量结果会呈高斯分布(或称正态分布)。
在其均值加减1个标准差的范围内包含了所有周期测量数据的68.26%,在其均值+/- 2倍标准差的范围内包含所有测量数据的95.4 %,+/- 3倍标准差范围内包含99.73%的测量数据,+/- 4倍标准差范围内包含99.99366%的测量数据。
从这种正态分布中,我们可以得到两种常见的抖动定义:1. 峰峰值抖动,即正态曲线上最小测量值到最大测量值之间的差距。
在大多数电路中,该值会随测量样本数的增多而变大,理论上可达无穷大。
因此,这种测量意义不大。
2. RMS(均方根)抖动,即正态分布一阶标准偏差的值。
该值随样本数的增加变化不大,因而这种测量较有意义。
但这种测量只在纯高斯分布中才有效,如果分布中存在任何确定性抖动,那么利用整个抖动直方图上的一阶方差来估计抖动出现的可能性就是错误的。
3. 多个随机抖动源可以用RMS方式相加。
但要得到总的抖动,需要利用峰峰值,以便将随机抖动与确定性抖动相加。
相位噪声是频率域的概念相位噪声是对信号时序变化的另一种测量方式,其结果在频率域内显示。
图2用一个振荡器信号来解释相位噪声。
如果没有相位噪声,那么振荡器的整个功率都应集中在频率f=fo处。
但相位噪声的出现将振荡器的一部分功率扩展到相邻的频率中去,产生了边带(sideband)。
从图2中可以看出,在离中心频率一定合理距离的偏移频率处,边带功率滚降到1/fm,fm是该频率偏离中心频率的差值。
相位噪声通常定义为在某一给定偏移频率处的dBc/Hz值,其中,dBc是以dB为单位的该频率处功率与总功率的比值。
一个振荡器在某一偏移频率处的相位噪声定义为在该频率处1Hz带宽内的信号功率与信号的总功率比值。
在图2中,相位噪声是用偏移频率fm处1Hz带宽内的矩形的面积与整个功率谱曲线下包含的面积之比表示的,约等于中心频率处曲线的高度与fm处曲线的高度之差。
该曲线显示的是一个带噪声相角的振荡器的功率谱,这些噪声相角自身的波动见图3。
图2所示为振荡器的功率谱,而图3所示为噪声相角的谱,也叫相位波动的谱密度。
对于距离中心频率足够远的偏移频率,从图2所示功率谱中测得的以dBc/Hz为单位的相位噪声等于图3中所示的该频率处相位波动谱密度的值。
图3中的密度谱是以对数坐标表示的,其中,相位噪声边带以1/fm2或20 dB/十倍频程的速度下降。
实际上,在噪声边带中的某些地方,随着相关噪声过程的不同,相位噪声可能会以1/f3、 1/f2甚至 1/f0的速度下降。
下降速度为1/f2的区域被称作“白色频率”变化区,这个区域中的相位变化是由振荡器周期中白色的或非相关的波动引起的。
振荡器在该区域中的行为由振荡器电路中元件的热噪声决定。
当偏移频率足够低时,元件的闪烁噪声通常也会起作用,导致该区域的谱密度以1/f3的速度下降。
此外,还有一点值得注意,当图3中偏移频率趋于0时,边带噪声会趋于无穷大。
这恰好与自由运行振荡器中理应出现的时序抖动行为相符。
如何将相位噪声转换为抖动如前所述,抖动和相位噪声所描述的是同一现象的特征,因此,如果能从相位噪声的测量结果中导出抖动的值将是有意义的。
以下介绍推导方法:每个振荡器都有其相位噪声图,图4给出一个例子。
该图中绘出的是从12 kHz到 10 MHz这个频带范围内,某振荡器的相位噪声情况。
图中,L(f)以功率谱密度函数的形式给出了边带噪声的分布,单位为dBc。
中心频率的功率并不重要,因为抖动只反映了相位噪声(即调制)与“纯”中心频率处的相对功率值。
边带的总噪声功率可以由L(f)函数在整个感兴趣频段内(在本例中,即12 KHz到 10 MHz频段内)积分得到。
计算得到的是相位调制噪声在该频段内的功率,而相位调制正是造成抖动的原因。
由此,我们还能用如下的定积分推出RMS抖动的值。
下式可求得该噪声功率造成的RMS抖动:抖动值还可以用其他单位表示,例如单位时间(UI)或时间。
将上式除以以弧度为单位的中心频率就可以将抖动单位转换为时间,见下式:利用图4所绘的噪声功率值,我们可以计算一个312.5MHz振荡器的RMS抖动。
将相位噪声曲线在12 kHz到20 MHz范围内积分,得到-63 dBc:因此可以得到如下式所示的RMS相位抖动值,单位为弧度:2.仔细布线:只要可能,就要避免出现寄生信号,因为这种信号可能会通过串扰或干扰对信号通路产生影响。
走线应该越短越好,而且不应与承载高速开关数字信号的走线交叉。
如果采用了差分信号收发系统,那么两条差分信号线就应尽可能靠近,这样才能更好地利用其固有的共模噪声抑制特性。
总而言之,要想尽可能减小抖动,就必须在所有设计层上都小心谨慎。
高速数字设计师在设计过程的每一步都应考虑相位噪声和抖动的影响。
2.仔细布设信号通路:在对敏感时序信号通路进行布线时必须小心,而且走线越短越好,还应避免与任何数字信号线交叉。
只要条件允许,最好将这些信号通路均在屏幕上显示出来。
例如,一条在第二层金属平面上的信号通路可以夹在第一层和第三层金属平面之间,而第一层和第三层金属平面均连接到一个干净的地上。
怎样将芯片中的相位噪声和抖动降至最低5.使用一个单独的干净地层:在电路设计中,最好将数字电路的电源与敏感的模拟电路(如振荡器或PLL)的电源分开。
数字电路,尤其是高驱动输出数字电路的电源很可能会引入噪声,而且这种电源一旦用于时序电路,那么也会成为增大抖动的一个主要原因。
因此,对PLL这样的电路甚至可以利用电源滤波来进一步减小电源噪声的影响。
在设计单元模块时可以采用以下技术来减小抖动:1.利用尾电流--时序电路中使用的电流与相位噪声之间有一个直接的关系。
例如,增大一对差分对的尾电流必定导致抖动性能得到改善。
于是我们就必须在降低抖动和缩减功耗之间寻求一个平衡,在适当之处选择性地增大最敏感电路的电流。
2.仔细布局--在对那些可能引起相位噪声的单元进行布局时必须小心,匹配元件(例如连接到一对差分对的输入)应方向相同,而且尽可能对称布局。
该方法会使应匹配的元件具有同样的处理斜率(process gradients),因而有助于改善元件之间的匹配程度。
电阻应尽可能宽,以减小Delta W效应。
如果可能,应在整个电路中使用同一种类,甚至尺寸和阻值都相同的电阻来帮助跟踪工艺和温度的所有变化。
怎样将电路板上的相位噪声和抖动降至最低而同样的312.5 MHz振荡器的典性总抖动值在5ps RMS左右。
4.保持基底和地的干净:基底噪声和地噪声是造成确定性抖动的主要原因。
在一个有多路同步数字输出的芯片内,地线反弹噪声(ground bounce)可能会达到几百毫伏,甚至1伏。
为了降低地线反弹噪声,芯片上应该有尽可能多的电源对,而且这些电源对应尽可能靠近数字输出。
1.差分信号收发:即使进入芯片的是单端信号,最好也在芯片中将其转换为差分信号,原因同上节所述。
3.恰当选择缓冲器大小:如果用缓冲器在模块间分配信号,那么必须注意驱动强度的选择。
驱动不足会造成信号上升/下降沿过缓,给噪声以可乘之机。
电路板设计师可以通过两种关键技术降低板上的确定性信号抖动:最终,我们计算得到的0.72 ps RMS的抖动值只在最大抖动中占很小的比例。
怎样将单元模块中的相位噪声和抖动降至最低还可以将该抖动值单位转换为皮秒:在芯片级上,可以使用以下设计技术将抖动降至最低:1.完全以差分形式收发信号:诸如LVDS或PECL等一些以差分方式收发信号的惯例,都能极大降低确定性抖动的影响,而且这种差分通路还能消减信号通路上的所有干扰和串扰。
由于这种信号收发系统对共模噪声本来就有高度抑制能力,因此差分形式本来就有消除抖动的趋向。