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1、1 抖动的测试与分析抖动的测试与分析 2 串行传输的原理 3 ?抖动的定义 ?抖动的来源 ?抖动的分类 ?抖动统计分析 抖动测量抖动测量 4 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 5 ?时钟抖动： period jitter，cycle-cycle jitter，N-cycle jitter，long-term jitter等 ?并行总线中数据与时钟相关的抖动： setup-hold time jitter等 ?高速串行数据的抖动测试：TIE（time interval er
2、ror）等 抖动的分类 6 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) 7 Jitter Measurement Summary 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 。 8 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 = determinis
3、tic 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） 9 Tj：Total Jitter ?Total Jitter 评估大量数据时的抖动：例如 1012bits 10 Rj：Random Jitter ?随机抖动的PDF (probability density function)函数呈现高斯分布 1-sigma or RMS7-sigma Rj is unbounded! 11 8随机抖动的统计分布是
4、正态高斯分布随机抖动的统计分布是正态高斯分布 8直方图 (有限的采样数) 直方图 (有限的采样数) 概率密度函数呈现高斯分 布(数学的模型) 概率密度函数呈现高斯分 布(数学的模型) 8因为随机抖动是高斯分布，所以是无边际的。按理论，随 机抖动的峰峰值随测量时间变长而增加。 因为随机抖动是高斯分布，所以是无边际的。按理论，随 机抖动的峰峰值随测量时间变长而增加。 抖动抖动 ABC 随机抖动随机抖动 + +6+666 - + 峰峰值是多小？峰峰值是多小？ 12 抖动抖动 ABC 随机抖动随机抖动 8所以随机抖动的峰峰值必须伴同误码率所以随机抖动的峰峰值必须伴同误码率BER表示出来表示出来 8Rj
5、RMS= 概率密度函数（概率密度函数（pdf）的标准偏差： ）的标准偏差： 8Rjpk-pk= N * , 按不同的按不同的BER，N不同不同 BER = 10-9, N =12 BER = 10-12 , N =14 13 Dj：Deterministic Jitter ?确定性抖动，非高斯分布 Random components Deterministic components Peak-to-Peak 1-sigma or RMS Dj is bounded! 14 8确定性抖动不是高斯分布，通常是有边际的。确定性抖动不是高斯分布，通常是有边际的。 8确定性抖动的确定性抖动的PDF函数呈
6、现离散分布。函数呈现离散分布。 Peak-to-Peak 抖动抖动 ABC 确定性抖动确定性抖动 Dj 15 8TIE vs. time 时间间距误差随时间的变化是重复的，周期性波形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效果等同于频率调制FM 8可能的抖动源可能的抖动源 电源的电源的EMI干扰与扩频时钟干扰与扩频时钟SSC的调制信号的调制信号 Peak-to-Peak 抖动抖动 ABC 周期性抖动周期性抖动Periodic Jitter Sinusoidal 16 8不对称的上升边沿速率与下降边沿速率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不适当的
7、判决门限选择 抖动抖动 ABC 占空比失真占空比失真DCD 17 8ISI又称为又称为DDj数据相关抖动或数据相关抖动或PDj码型相关抖动码型相关抖动 8因为有限的带宽限制因为有限的带宽限制 8驱动器驱动器 Driver 8对比器对比器Comparator 8PCB线路与电缆的衰减与损耗 对经常切换的 线路与电缆的衰减与损耗 对经常切换的“1,0,1,0,” 的高频信号，衰减比连续的的高频信号，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
8、型相关抖 动。 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。 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。 抖动抖动 ABC 码间干扰码间干扰 DDJ不一样的电平不一样的电平 18 = 抖动抖动 ABC 抖动的统计观念抖动的统计观念 理论理论: 两个独立随机变量之和两个独立随机变
9、量之和 8若两个随机变量是独立的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 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 = + - 19 8究竟这个眼睛有多开究竟这个眼睛有多开? (这却与你观察多久有关这却与你观察多久有关) ? 抖动抖动 ABC 无边际的总体抖动无边际的总体抖动 20 抖动抖动 ABC 总体抖动总体抖动 8因为因为Rj是无边际的是无边际的, 所以所以Tj也是无边际的也是无边际的. 8如如Rj, Tj按测量的时间变长而增加按测量的时间变长而增加,
10、所以所以Tj必须伴同误码率必须伴同误码率BER表示出 来 表示出 来, Tj才显得有意义。才显得有意义。 8Pk-Pk: Tj = (N*RjRMS) + DjPK-PK, 按不同的按不同的BER，N不同不同 for BER=10-9： Pk-Pk: Tj = DjPK-PK+ 12* RjRMS for BER=10-12： Pk-Pk: Tj = DjPK-PK+ 14* RjRMS 21 概率密度函数概率密度函数Probability Density Function (pdf) 8描述一随机变数的值在某一给出的描述一随机变数的值在某一给出的范围之 内 范围之 内的概率的概率 8pdf曲
11、线下的面积曲线下的面积 = 1 累积分布函数累积分布函数Cumulative Distribution Function (cdf) 8描述一随机变数的值描述一随机变数的值小于小于某一给出的某一给出的值值的的 概率概率 8cdf曲线是曲线是pdf曲线的积分曲线的积分 pdf cdf 抖动抖动 ABC 抖动的统计观念抖动的统计观念 22 抖动抖动 ABC 预估眼睛张开度预估眼睛张开度 pdf1pdf2 cdf2 0.5UI 1 2 A B C 0UI1UI Eye open for BER 1.0E-12 - 0.5UI 1.5UI cdf1 1 1 0 23 抖动浴盆曲线 T1T2 Tj=T1
12、+T2 24 抖动的来源 ?电源所产生的问题 Ground Bounce Vcc噪声 ?PLL的不连续性 检波器的死区(dead band) ?晶振(Crystal)所产生的噪声 热噪声及机械噪声 ?串扰(Crosstalk) 25 多种测量参数及深入的分析功能多种测量参数及深入的分析功能 ?以TDS7000系列示波器配合TDSJit3应用软件为例 ?自动测量参数包括4类25项参数 ?各种测量参数都可自动计算其统计值 ?统计分析项目包括: 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
13、分析 浴盆曲线(BathTub)统计分析 26 测量参数测量参数 ?TDS7000系列示波器配合 TDSJit3应用软件 ?测量参数包括: 时钟(10项) 数据(4项) 时钟数据(3项) 通用(8项) 共 4类25项参数 ?一次可同时测量任意6项参 数 27 测量参数统计值测量参数统计值 ?各测量参数都可详细列出 统计值 ?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+) 負最大相邻误差(Max-) ?一次可同时显示任意6项参 数 28 直方图统计分析直方图统计分析
14、 ?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 ?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 29 时间趋势统计分析时间趋势统计分析 ?水平轴显示每一个测量 发生的时间，垂直轴为 测量的数值 ?右上方显示光标值 ?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 ?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 30 周期趋势统计分析周期趋势统计分析 ?水平轴显示每一个测量 点，垂直轴为测量的数 值 ?右上方显示光标值 ?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
15、周期趋 势 31 抖动滤波抖动滤波（Jitter3 V2新功能）新功能） 32 滤波器模型滤波器模型 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。 33 抖动滤波应用：用5MHz的截止频率进行低通滤波 34 抖动滤波应用： 用35K的截止频率进行低通滤波 35 抖动频谱统计分析抖动频谱统计分析-追溯抖动根源追溯抖动根源 ?水平轴显示抖动频率， 垂直轴为每一个频率点 抖动幅度 ?右上方显示光标值 ?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。 36
16、浴盆曲线分析浴盆曲线分析 ?水平轴显示 BER Eye Opening，垂直轴为累 积的bit数 ?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 BER Eye Opening 530.91m Ui 37 可调节的软件时钟恢复可调节的软件时钟恢复PLL环路带宽环路带宽 （Jitter3V2新功能）新功能） ?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。 ?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 （Golden PLL）。 ?此时软件PLL将跟踪环路带宽内的低频抖动
