信號(hào)完整性分析基礎(chǔ)系列之五--抖動(dòng)的分類(lèi)

三、串行數(shù)據(jù)系統(tǒng)中抖動(dòng)的分類(lèi)

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(dòng)的概念,即數(shù)據(jù)與時(shí)鐘之間的相對(duì)抖動(dòng)，而不是單純指數(shù)據(jù)本身或者時(shí)鐘本身的抖動(dòng)。那么如果我們假定時(shí)鐘邊沿位置（對(duì)于高速數(shù)據(jù)鏈路系統(tǒng)，或者叫異步系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，該時(shí)鐘一般是恢復(fù)時(shí)鐘）為數(shù)據(jù)的理想邊沿，那么數(shù)據(jù)的TIE抖動(dòng)事實(shí)上就是前文中分析時(shí)鐘抖動(dòng)時(shí)的相位抖動(dòng)，唯一不同的是時(shí)鐘信號(hào)的相位抖動(dòng)在每一個(gè)時(shí)鐘周期都會(huì)有一個(gè)數(shù)值；而數(shù)據(jù)信號(hào)常常有很多個(gè)連零電平或者連1電平，無(wú)邊沿存在，因此也就沒(méi)有對(duì)應(yīng)的相位抖動(dòng)數(shù)值。所以為了分清這兩類(lèi)抖動(dòng)的概念，我們姑且在本文中暫定義時(shí)鐘信號(hào)的相位抖動(dòng)叫相位抖動(dòng)；數(shù)據(jù)信號(hào)的相位抖動(dòng)就叫做TIE抖動(dòng)（時(shí)間間隔誤差）；

TIE抖動(dòng)是分析串行數(shù)據(jù)抖動(dòng)的最基本單位，數(shù)據(jù)信號(hào)的每一個(gè)邊沿位置都會(huì)有一個(gè)TIE抖動(dòng)值。一段很長(zhǎng)的串行數(shù)據(jù)一定會(huì)包含數(shù)個(gè)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(dòng)做一個(gè)直方圖統(tǒng)計(jì)，我們可能會(huì)發(fā)現(xiàn)這些TIE值是具有一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律的，如下圖所示分別為呈現(xiàn)高斯分布的TIE抖動(dòng)以及呈現(xiàn)雙峰分布的TIE抖動(dòng)：

呈現(xiàn)高斯分布的抖動(dòng)通常是由于熱噪聲等引起的，稱(chēng)為隨機(jī)抖動(dòng)（Random Jitter）；呈現(xiàn)雙峰且將高斯曲線(xiàn)分成兩部分的雙峰之間的抖動(dòng)值稱(chēng)為固有抖動(dòng)（Deterministic Jitter）;通常來(lái)說(shuō)抖動(dòng)成分主要是由隨機(jī)抖動(dòng)Rj和固有抖動(dòng)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(jì)標(biāo)準(zhǔn)偏差值（幾個(gè)sigma范圍內(nèi)的抖動(dòng)值）來(lái)衡量的；而Dj則是用峰峰值來(lái)衡量的。當(dāng)前大部分串行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求測(cè)量誤碼率為10e-12時(shí)的總體抖動(dòng)（Tj）大小，而通常直方圖+/-7 sigma以?xún)?nèi)的數(shù)據(jù)樣本數(shù)才能達(dá)到10e+12。Tj就是衡量Dj與Rj的整體影響的抖動(dòng)術(shù)語(yǔ)。誤碼率為10e-12時(shí)的總體抖動(dòng)Tj=14Rj+Dj (Rj是指1sigma時(shí)的抖動(dòng)或者叫RMS抖動(dòng)；Dj是固有抖動(dòng)的峰峰值)

如果我們不用統(tǒng)計(jì)的方式來(lái)分析TIE抖動(dòng)，而是在一個(gè)很長(zhǎng)的時(shí)間軸上來(lái)看所有的TIE抖動(dòng)值的變化趨勢(shì)，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(dòng)值的變化趨勢(shì)：

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

上圖藍(lán)色波形即為T(mén)IE抖動(dòng)參數(shù)的變化趨勢(shì)，呈現(xiàn)了周期性的變化，如果對(duì)其做FFT變換，會(huì)發(fā)現(xiàn)有周期性的頻譜成分，這類(lèi)抖動(dòng)就稱(chēng)為周期性抖動(dòng)（Pj），如下圖所示