基于DSP的抖動(dòng)測(cè)量的方案

引言

　　抖動(dòng)（jitter）會(huì)使數(shù)字電路的傳輸性能惡化，由于信號(hào)上升沿或是下降沿在時(shí)間軸上的正確位置被取代，在數(shù)據(jù)再生的時(shí)候，數(shù)據(jù)比特流中就會(huì)引入錯(cuò)誤。在合并了緩沖存儲(chǔ)器和相位比較器的數(shù)字儀表中，由于數(shù)據(jù)溢出或是損耗，錯(cuò)誤就會(huì)引入到數(shù)字信號(hào)中。此外，在數(shù)模變換電路中，時(shí)鐘信號(hào)的相位調(diào)制會(huì)使恢復(fù)出的采樣信號(hào)惡化，這在傳輸編碼的寬帶信號(hào)時(shí)會(huì)造成問(wèn)題。

　　1 抖動(dòng)的分類(lèi)

　　抖動(dòng)分為系統(tǒng)抖動(dòng)和隨機(jī)抖動(dòng)。

　?。?）系統(tǒng)抖動(dòng)是在信號(hào)再生電路時(shí)間上不準(zhǔn)，或是碼是串?dāng)_，或是在幅頻轉(zhuǎn)換中的不準(zhǔn)確的電纜均衡造成的。系統(tǒng)抖動(dòng)取決于系統(tǒng)的性能。

　　（2）隨機(jī)抖動(dòng)來(lái)源于內(nèi)部或是外部的干擾信號(hào)，如噪聲、串?dāng)_、反射等。隨機(jī)抖動(dòng)與傳輸信號(hào)的系統(tǒng)無(wú)關(guān)。

　　系統(tǒng)抖動(dòng)與不同的脈沖再生電路的脈沖的模式有關(guān)，會(huì)連續(xù)地積累。隨機(jī)抖動(dòng)則與脈沖再生電路的脈沖模式無(wú)關(guān)，而且也不會(huì)連續(xù)地積累；在大多數(shù)低速率的數(shù)字系統(tǒng)中，系統(tǒng)抖動(dòng)占主導(dǎo)地位；而在高速系統(tǒng)中，隨機(jī)抖動(dòng)變得越來(lái)越重要，甚至?xí)紦?jù)主導(dǎo)地位。

　　干擾性的抖動(dòng)可以利用信號(hào)再生電路劃中利用“去抖動(dòng)”電路來(lái)減弱其影響。這種“去抖動(dòng)”電路來(lái)減弱其影響。這種“去抖動(dòng)”電路包括了一個(gè)帶有窄帶相位平滑電路的信號(hào)緩沖器。信號(hào)再生電路只能將抖動(dòng)頻率高于時(shí)鐘再生電路的截止頻率的抖動(dòng)成分減小，而低頻的抖動(dòng)成分則仍然會(huì)出現(xiàn)在輸出信號(hào)或是信號(hào)再生電路中。在這種情況下，抖動(dòng)被傳輸?shù)捷敵鲂盘?hào)中，信號(hào)再生電路此時(shí)就象是一個(gè)低通濾波器。

　　2 抖動(dòng)測(cè)量方法

　　傳統(tǒng)的抖動(dòng)測(cè)量采用模擬測(cè)試的方法。圖1給出了傳統(tǒng)模擬測(cè)量方法的原理框圖，它是將數(shù)據(jù)信號(hào)與基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)相比較，使用相位探測(cè)器的平均輸出。模擬測(cè)量方法帶來(lái)了很多問(wèn)題，這都是因?yàn)橄辔惶綔y(cè)器將相位表達(dá)成一個(gè)模擬電壓引起的。

　　2.1 用模擬方法測(cè)試抖動(dòng)的缺點(diǎn)

　　a 時(shí)鐘恢復(fù)限制了抖動(dòng)測(cè)量的帶寬；

　　b 時(shí)間恢復(fù)由于自由運(yùn)行頻率的偏移引入了抖動(dòng)噪聲；

　　c 大動(dòng)態(tài)范圍要求大頻率分割，導(dǎo)致產(chǎn)生了起出相位探測(cè)器范圍的低頻脈沖，進(jìn)一步限制了測(cè)量的帶寬；

　　d 模擬電壓受制于由噪聲和寄生電容產(chǎn)生的負(fù)面影響；

　　e 模擬電壓的范圍受制于電源電壓的范圍；

　　f 基準(zhǔn)恢復(fù)由于其帶寬小獲得鎖相很慢。

　　隨著DSP技術(shù)、ADC應(yīng)用技術(shù)和ASIC技術(shù)的發(fā)展，抖動(dòng)分析跟隨著科技從模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)變進(jìn)程，發(fā)展了基于數(shù)字分析的抖動(dòng)測(cè)量方法。基于數(shù)字的抖動(dòng)分析方法有先進(jìn)得多的特性，能使工程師們?yōu)橄乱淮O(shè)計(jì)的測(cè)試和分析作更充分的準(zhǔn)備。

　　下面圖2給出了基于數(shù)字分析的抖動(dòng)測(cè)量方法的原理框圖。這里的目標(biāo)是將每個(gè)NRZ沿用二進(jìn)制數(shù)作時(shí)間標(biāo)記，其中計(jì)數(shù)器最低位（LSB）權(quán)值就是時(shí)間間隔分辨率。時(shí)間間隔計(jì)數(shù)器完成時(shí)間標(biāo)記功能，通過(guò)數(shù)字處理標(biāo)記出抖動(dòng)大小，再經(jīng)過(guò)數(shù)字濾波器提供抖動(dòng)測(cè)量所需的高通和低通濾波。在濾波過(guò)程中，可實(shí)現(xiàn)分辨率中兩個(gè)最佳位。抖動(dòng)得到進(jìn)一步的處理以檢測(cè)峰峰值、真有效值或其它參數(shù)，比如頻譜容量。