信號完整性分析基礎系列之五--抖動的分類

三、串行數(shù)據(jù)系統(tǒng)中抖動的分類

在上一篇文章中，我們提到了串行數(shù)據(jù)系統(tǒng)中接收端芯片的工作原理以及TIE（Time Interval Error）抖動的概念,即數(shù)據(jù)與時鐘之間的相對抖動，而不是單純指數(shù)據(jù)本身或者時鐘本身的抖動。那么如果我們假定時鐘邊沿位置（對于高速數(shù)據(jù)鏈路系統(tǒng)，或者叫異步系統(tǒng)來說，該時鐘一般是恢復時鐘）為數(shù)據(jù)的理想邊沿，那么數(shù)據(jù)的TIE抖動事實上就是前文中分析時鐘抖動時的相位抖動，唯一不同的是時鐘信號的相位抖動在每一個時鐘周期都會有一個數(shù)值；而數(shù)據(jù)信號常常有很多個連零電平或者連1電平，無邊沿存在，因此也就沒有對應的相位抖動數(shù)值。所以為了分清這兩類抖動的概念，我們姑且在本文中暫定義時鐘信號的相位抖動叫相位抖動；數(shù)據(jù)信號的相位抖動就叫做TIE抖動（時間間隔誤差）；

TIE抖動是分析串行數(shù)據(jù)抖動的最基本單位，數(shù)據(jù)信號的每一個邊沿位置都會有一個TIE抖動值。一段很長的串行數(shù)據(jù)一定會包含數(shù)個上升沿或者下降沿，如下圖所示：

如果將所有邊沿處的TIE抖動做一個直方圖統(tǒng)計，我們可能會發(fā)現(xiàn)這些TIE值是具有一定的統(tǒng)計規(guī)律的，如下圖所示分別為呈現(xiàn)高斯分布的TIE抖動以及呈現(xiàn)雙峰分布的TIE抖動：

呈現(xiàn)高斯分布的抖動通常是由于熱噪聲等引起的，稱為隨機抖動（Random Jitter）；呈現(xiàn)雙峰且將高斯曲線分成兩部分的雙峰之間的抖動值稱為固有抖動（Deterministic Jitter）;通常來說抖動成分主要是由隨機抖動Rj和固有抖動Dj構(gòu)成的，在之前的第二節(jié)我們有介紹到由于Rj的峰峰值是
****的，隨著累積樣本數(shù)的增加而增加，因此通常是用統(tǒng)計標準偏差值（幾個sigma范圍內(nèi)的抖動值）來衡量的；而Dj則是用峰峰值來衡量的。當前大部分串行數(shù)據(jù)標準要求測量誤碼率為10e-12時的總體抖動（Tj）大小，而通常直方圖+/-7 sigma以內(nèi)的數(shù)據(jù)樣本數(shù)才能達到10e+12。Tj就是衡量Dj與Rj的整體影響的抖動術語。誤碼率為10e-12時的總體抖動Tj=14Rj+Dj (Rj是指1sigma時的抖動或者叫RMS抖動；Dj是固有抖動的峰峰值)

如果我們不用統(tǒng)計的方式來分析TIE抖動，而是在一個很長的時間軸上來看所有的TIE抖動值的變化趨勢，即用如Lecroy示波器中的參數(shù)track的功能，我們也同樣能夠看出TIE抖動值的變化趨勢：

當TIE的樣本積累很多時，我們也能夠觀察到TIE參數(shù)變化的趨勢，如下圖所示，

上圖藍色波形即為TIE抖動參數(shù)的變化趨勢，呈現(xiàn)了周期性的變化，如果對其做FFT變換，會發(fā)現(xiàn)有周期性的頻譜成分，這類抖動就稱為周期性抖動（Pj），如下圖所示