高速鏈路時鐘抖動規(guī)范基礎知識

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算基礎。

　　用于在更遠距離對日益增長的海量數(shù)據(jù)進行傳輸?shù)囊恍藴什粩喑霈F(xiàn)。來自各行業(yè)的工程師們組成了各種委員會和標準機構(gòu)，根據(jù)其開發(fā)標準的目標（數(shù)據(jù)吞吐量和通信距離）確定抖動預算；同時還要考慮到組成通信鏈路的模塊的局限性。

　　圖1 通信鏈路—抖動組件

　　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：

　　方程式 1

　　其中：TJSYS是總抖動，而1UI為1個單位時間間隔（1比特時間）

　　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。

　　圖2 高速通信鏈路—隨機抖動測量帶寬

　　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行方和根 （RSS） 計算，如方程式2所示：

　　方程式 2

　　決定性抖動源和的計算很簡單：

　　方程式 3

　　最后，可對系統(tǒng)總抖動進行估算，由此可以實現(xiàn)鏈路預算；但是，還需要做更多的工作。這種計算涉及統(tǒng)計數(shù)學。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?，F(xiàn)代的通信系統(tǒng)通常會要求一個達到或者超過10-12以上的BER。

　　系統(tǒng)總抖動（以及鏈路預算）可使用方程式4計算得到：

　　方程式 4

　　例如，10-14的BER時，總抖動為：

　　方程式 5

　　表1 Q因數(shù)和誤碼率

　　本文討論了構(gòu)成總抖動預算的一些參數(shù)。