信號鏈基礎(chǔ):時鐘抖動解秘——高速鏈路時鐘抖動規(guī)范基礎(chǔ)知識分享
用于在更遠(yuǎn)距離對日益增長的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸?shù)囊恍?biāo)準(zhǔn)不斷出現(xiàn)。來自各行業(yè)的工程師們組成了各種委員會和標(biāo)準(zhǔn)機構(gòu),根據(jù)其開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)(數(shù)據(jù)吞吐量和通信距離)確定抖動預(yù)算;同時還要考慮到組成通信鏈路的模塊的局限性。
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圖1通信鏈路—抖動組件
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圖1 顯示了集成有一個嵌入式時鐘的典型高速通信鏈路。每個子系統(tǒng)(時鐘、發(fā)送器、通道和接收機)都會對整體抖動預(yù)算的增加產(chǎn)生影響。子系統(tǒng)抖動包括一個決定性 (DJ) 組件和一個隨機組件 (RJ),如圖1 所示。為了實現(xiàn)可接受的通信效果,必須滿足下列條件:
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其中:TJSYS 是總抖動,而 1UI 為1個單位時間間隔(1 比特時間)
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總抖動 (TJ) 包括每個子系統(tǒng)決定性抖動和隨機抖動的和。由于隨機抖動自身的屬性,進(jìn)行這種求和時需要特別注意。隨機抖動呈現(xiàn)高斯(隨機)分布,并且無邊界。因此,隨機抖動可表示為一個 RMS 值,并且在規(guī)定測量/整合帶寬范圍內(nèi)對其進(jìn)行估算。例如,圖1 所示接收機的抖動測量帶寬便為 f2 - f1(參見圖2)。這是因為接收機鎖相環(huán)路 (PLL) 追蹤 f1 以下的抖動(從而排斥它),而發(fā)射 PLL 的頻率上限為 f2。從接收機的角度來看,使鏈路性能降低的隨機抖動降至這些限制之間。
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圖2高速通信鏈路—隨機抖動測量帶寬
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由于隨機抖動是隨機過程產(chǎn)生的結(jié)果,系統(tǒng)總隨機抖動的計算需要進(jìn)行方和根 (RSS) 計算,如方程式2所示:
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決定性抖動源和的計算很簡單:
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最后,可對系統(tǒng)總抖動進(jìn)行估算,由此可以實現(xiàn)鏈路預(yù)算;但是,還需要做更多的工作。這種計算涉及統(tǒng)計數(shù)學(xué)。需要用到一種被稱之為 Q 因數(shù)的參數(shù)(參見表 1)。Q 因數(shù)的大小具體取決于誤碼率 (BER),同時還要根據(jù)鏈路性能/可靠性目標(biāo)來選擇。由于隨機抖動的無邊界屬性,(最終)會出現(xiàn)誤碼。例如,10-8 的 BER 意味著,每發(fā)送 100,000,000 比特便會有一個比特被錯誤解釋。現(xiàn)代的通信系統(tǒng)通常會要求一個達(dá)到或者超過 10-12 以上的 BER。
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系統(tǒng)總抖動(以及鏈路預(yù)算)可使用方程式 4 計算得到:
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例如,10-14 的 BER 時,總抖動為:
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表1Q 因數(shù)和誤碼率
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本文討論了構(gòu)成總抖動預(yù)算的一些參數(shù)。下一次,我們將探討時鐘,并研究隨機抖動和相位噪聲之間的關(guān)系。
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- 時鐘抖動(15825)
- 高速鏈路(6752)
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關(guān)于時鐘抖動的原因及查看途徑分析
時鐘設(shè)計人員通常會提供一個相位噪聲,但不提供抖動規(guī)格。相位噪聲規(guī)格可以轉(zhuǎn)換為抖動,首先確定時鐘噪聲,然后通過小角度計算將噪聲與主時鐘噪聲成分進(jìn)行比較。相位噪聲功率通過計算圖9中的灰色區(qū)域積分得出。
2019-08-20 11:06:537787
時鐘抖動性能和相位噪聲測量
時鐘抖動性能主題似乎是時鐘,ADC和電源的當(dāng)前焦點供應(yīng)廠家。理由很清楚;時鐘抖動會干擾包括高速ADC在內(nèi)的數(shù)字電路的性能。高速時鐘可以對它們所接收的功率的“清潔度”非常敏感,盡管量化關(guān)系需要一些努力。
2019-09-14 11:24:007712
級聯(lián)式PLL時鐘抖動濾除技術(shù)實現(xiàn)的設(shè)計說明
本文針對全方位的信號路徑系統(tǒng)中的高速全差分運放及高頻寬14位模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器的隨機及固定時鐘抖動,具體分析、研究了超低噪聲兼時鐘抖動濾除技術(shù)。研究選用雙級聯(lián)PLLatinum架構(gòu),配置高性能壓控振蕩器(VCXO),很好地實現(xiàn)了降噪和時鐘抖動濾除的作用。
2020-09-23 10:45:002
高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器的性能分析及時鐘抖動會對其造成什么影響
對高速信號進(jìn)行高分辨率的數(shù)字化處理需審慎選擇時鐘,才不至于使其影響模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)的性能。借助本文,我們將使讀者更好地理解時鐘抖動問題及其對高速ADC性能的影響。
2020-08-20 14:25:16791
如何去正確理解采樣時鐘抖動(Jitter)對ADC信噪比SNR的影響
高速ADC使用外部輸入時鐘對模擬輸入信號進(jìn)行采樣,如圖1所示。圖中顯示了輸入采樣時鐘抖動示意圖。 圖1、ADC采樣 輸入模擬信號的頻率越高,由于時鐘抖動導(dǎo)致的采樣信號幅度變化越大,這點在圖2中顯示的非常明顯。輸入信號頻率為F2=100MHz時,采樣幅度變化如圖紅色虛
2021-04-07 16:43:457378
高速鏈路時鐘抖動規(guī)范基礎(chǔ)知識
作者:John Johnson,德州儀器?
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本文介紹時鐘抖動對高速鏈路性能的影響。我們將重點介紹抖動預(yù)算基礎(chǔ)。
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用于在更遠(yuǎn)距離對日益增長的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸?shù)囊恍?biāo)準(zhǔn)不斷出現(xiàn)。來自
2021-11-22 15:52:211284
比較和對比PCIe和以太網(wǎng)時鐘抖動規(guī)范
PCIe 和網(wǎng)絡(luò)時鐘抖動測量之間的另一個顯著差異在圖 2 中并不明顯。數(shù)字采樣示波器 (DSO) 用于獲取時鐘周期或波形文件以計算 PCIe 時鐘抖動,而不是 PNA。造成這種情況的主要原因是 PCIe 時鐘支持?jǐn)U頻,而網(wǎng)絡(luò)時鐘不支持,而且從歷史上看,PNA 一直無法使用正在擴頻的時鐘。
2022-05-05 15:50:444513
最大信噪比與時鐘抖動的關(guān)系
對于頻率成分相對較低的輸入信號,例如在1MHz以下,時鐘抖動變得不那么重要,但是當(dāng)輸入信號的頻率為幾百兆赫茲時,時鐘上的抖動將成為誤差的主要來源,并且將成為SNR的限制因素。
2023-01-03 14:35:04823
為高速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器設(shè)計低抖動時鐘
在設(shè)計中使用超快速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的高速應(yīng)用通常需要非常干凈的時鐘信號,以確保外部時鐘源不會對系統(tǒng)的整體動態(tài)性能產(chǎn)生不需要的噪聲。因此,選擇合適的系統(tǒng)組件至關(guān)重要,這有助于產(chǎn)生低相位抖動時鐘。以下應(yīng)用筆記可作為選擇合適的元件的寶貴指南,以設(shè)計適用于超快速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的基于PLL的低相位噪聲時鐘發(fā)生器。
2023-02-25 10:50:482307
時鐘抖動的影響
1.1.1.??抖動定義和分類 ITU-T G.701對抖動的定義為:“抖動是指數(shù)字信號在短期內(nèi)相對于理想位置發(fā)生的偏移重大影響的短時變化”。 對于真實物理世界中的時鐘源,比如晶振、DLL、PLL,它們的時鐘輸出周期都不可能是一個單點的固定值,而是隨時間而變化的
2023-03-10 14:54:32657
時鐘抖動的影響
抖動和相位噪聲是晶振的非常重要指標(biāo),本文主要從抖動和相位噪聲定義及原理出發(fā),闡述其在不同場景下對數(shù)字系統(tǒng)、高速串行接口、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器和射頻系統(tǒng)的影響。
2023-03-26 09:09:11693
時鐘抖動和時鐘偏斜講解
系統(tǒng)時序設(shè)計中對時鐘信號的要求是非常嚴(yán)格的,因為我們所有的時序計算都是以恒定的時鐘信號為基準(zhǔn)。但實際中時鐘信號往往不可能總是那么完美,會出現(xiàn)抖動(Jitter)和偏移(Skew)問題。
2023-04-04 09:20:561637
時鐘抖動會影響建立時間和保持時間違例嗎?
首先,我們需要理解什么是時鐘抖動。簡而言之,時鐘抖動(Jitter)反映的是時鐘源在時鐘邊沿的不確定性(Clock Uncertainty)。
2023-06-02 09:09:061025
時鐘抖動的幾種類型
理想值附近的一個范圍內(nèi),從而造成相鄰的時鐘邊沿存在偏差。在時序分析時,時鐘抖動是一個重要的因素。多種因素會導(dǎo)致時鐘抖動,包括PLL回路噪聲、電源紋波、熱噪聲以及信號之間的串?dāng)_等。
2023-06-09 09:40:501128
示波器測量之抖動的四個維度
,包括時鐘抖動、噪聲抖動、跳變抖動和漂移抖動。 時鐘抖動是指時鐘信號在頻率和相位上的變化。時鐘信號是大多數(shù)電子系統(tǒng)中用于同步和定時的關(guān)鍵信號,其穩(wěn)定性對系統(tǒng)的性能有著重要影響。時鐘抖動會導(dǎo)致測量結(jié)果的不確定性
2024-01-19 15:01:31254
相位抖動是從哪來的?通信中有哪些抖動?
相位抖動是從哪來的?通信中有哪些抖動? 相位抖動是指信號在傳輸過程中產(chǎn)生的相位變化,導(dǎo)致信號的相位偏離理想值的現(xiàn)象。它是由多種因素引起的,包括時鐘不準(zhǔn)確、傳輸介質(zhì)不穩(wěn)定、信號傳輸路徑不確定等。 時鐘
2024-01-25 15:29:28171
了解并盡量減少抖動對高速鏈路的影響
,通常低于 100 飛秒 (fs),以保持系統(tǒng)性能。這些時鐘還必須長期保持低抖動規(guī)格,且不受溫度和電壓的影響。 某些抖動是由信號路徑噪聲和失真引起的,使用重復(fù)時鐘和重定時技術(shù)可以在一定程度上減少抖動。不過,抖動也是由時鐘源產(chǎn)生的,時鐘源通常是振蕩器。這是由于各
2024-02-13 17:47:00621
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