【PSIJ測(cè)試應(yīng)用方案】探索PSIJ之謎—由電源引起的高速信號(hào)抖動(dòng)

PSIJ，那是一場(chǎng)無(wú)聲的風(fēng)暴

在高速信號(hào)傳輸?shù)氖澜缋?，每一個(gè)細(xì)微的“波動(dòng)”都可能引發(fā)巨大的影響。而如今，一個(gè)隱匿的“殺手”正悄然威脅著高速信號(hào)的穩(wěn)定性——那就是電源引起的高速信號(hào)抖動(dòng)PSIJ（Power Supply Induced Jitter）。這個(gè)看似陌生的術(shù)語(yǔ)，卻在電子領(lǐng)域掀起了一場(chǎng)無(wú)聲的風(fēng)暴。當(dāng)高速信號(hào)供電電源受到挑戰(zhàn)，高速信號(hào)便如同在波濤洶涌的大海中航行的船只，搖擺不定，失去了精準(zhǔn)的方向。

PSIJ（Power Supply Induced Jitter）是指由電源因素導(dǎo)致的信號(hào)中抖動(dòng)。這種抖動(dòng)可能導(dǎo)致信號(hào)失真、數(shù)據(jù)傳輸錯(cuò)誤，甚至影響整個(gè)系統(tǒng)的可靠性和性能。如圖1示，顯示一高速總線信號(hào)(HSS)受到其供電電源(Power Supply)的影響，其高速信號(hào)速率變化的規(guī)律與Power Supply存在一定的關(guān)聯(lián)性，眼圖分析也存在一定的抖動(dòng)(Jitter)。

圖1. 高速總線信號(hào)(HSS)受到其供電電源(Power Supply)的影響示意圖

PSIJ測(cè)試的重要性

想象一下，無(wú)論是在通信領(lǐng)域的精準(zhǔn)數(shù)據(jù)傳輸，還是醫(yī)療設(shè)備中的精準(zhǔn)控制，亦或是工業(yè)自動(dòng)化中高效、高速的數(shù)據(jù)傳輸中，如果由于PSIJ的存在導(dǎo)致高速信號(hào)關(guān)鍵信息出現(xiàn)延遲甚至丟失，整個(gè)系統(tǒng)的性能將會(huì)大打折扣。

在現(xiàn)今高速率信號(hào)傳輸應(yīng)用場(chǎng)景中：為減少損耗與串?dāng)_、提高芯片效能，供電電壓逐漸降低，如圖2顯示用于內(nèi)存與CPU高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)腄DR速率與供電電壓的發(fā)展趨勢(shì)：

圖2. 高速總線信號(hào)速率與供電電壓趨勢(shì)圖（DDR）

當(dāng)然隨著速率的提高，供電電壓越來(lái)越低，對(duì)電源質(zhì)量的要求也越來(lái)越高，電源信號(hào)的微小波動(dòng)都可能對(duì)系統(tǒng)性能產(chǎn)生重大影響。同時(shí)，也有為滿(mǎn)足不同高速總線的供電電壓要求，更好地平衡功耗和性能，供電系統(tǒng)會(huì)引入多電壓域設(shè)計(jì)，如圖3示：

圖3. 多電源軌對(duì)各負(fù)載點(diǎn)(POL)的影響示意圖

這種多電壓域設(shè)計(jì)策略雖然帶來(lái)了諸多優(yōu)勢(shì)，但也對(duì)現(xiàn)代高速信號(hào)產(chǎn)生了一系列顯著的影響，多電壓域使得系統(tǒng)的電源管理變得更為復(fù)雜。不同電壓域之間的切換和協(xié)同工作需要精確的控制和協(xié)調(diào)。若控制不當(dāng)，可能會(huì)引起瞬間的電壓跌落或過(guò)沖，這可能導(dǎo)致對(duì)高速信號(hào)信號(hào)時(shí)序的偏差，甚至引發(fā)系統(tǒng)的錯(cuò)誤操作。同時(shí)多電壓轉(zhuǎn)換的需求，從而引入了電源噪聲和電壓波動(dòng)。這些噪聲和波動(dòng)可能會(huì)干擾高速信號(hào)的完整性，導(dǎo)致信號(hào)失真、抖動(dòng)增加，從而影響數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和可靠性。

鑒于如上現(xiàn)實(shí)情況，對(duì)高速信號(hào)電源質(zhì)量的準(zhǔn)確分析方法就越來(lái)越重要，如果能夠同時(shí)分析這兩類(lèi)信號(hào)的完整性，則會(huì)更清楚地了解電路的實(shí)際行為、實(shí)現(xiàn)最佳可能性能并優(yōu)化設(shè)計(jì)真正存在的利潤(rùn)空間。但別怕，泰克已經(jīng)深入研究了PSIJ的本質(zhì)，掌握了它的規(guī)律。通過(guò)先進(jìn)的技術(shù)和創(chuàng)新的解決方案，我們能夠有效地分析PSIJ，為您的高速信號(hào)傳輸保駕護(hù)航。讓PSIJ不再成為高速信號(hào)穩(wěn)定傳輸?shù)缆飞系慕O腳石！

PSIJ測(cè)試方案推薦配置

使用泰克低本底噪聲及高分辨率的示波器測(cè)試系統(tǒng)，搭配使用示波器抖動(dòng)抑制技術(shù)的DPM（數(shù)字電源管理）功能做電源與高速總線信號(hào)同步測(cè)試分析即可快速量化出由電源引起的高速信號(hào)抖動(dòng)等參數(shù)。為信號(hào)質(zhì)量?jī)?yōu)化提供直接數(shù)據(jù)參考。

圖4. 泰克DPM數(shù)字電源管理應(yīng)用方案