抖動及其測量技術(shù)(07-100)

　　前言

　　時鐘是數(shù)字系統(tǒng)的一個重要信號，時鐘信號的質(zhì)量會嚴(yán)重影響系統(tǒng)的性能。時鐘的一個重要指標(biāo)是抖動，定義為時鐘輸出躍變在時間上相對于理想位置的短期變動，它反映了從一個周期到下一個周期，時鐘或數(shù)據(jù)邊沿到達(dá)時間的變化，抖動可以超前也可以落后，其測量單位用PS表示。

　　影響抖動的因素很多，主要來源包括：

• 　　相鎖環(huán)(PLL)內(nèi)部電路;
• 　　晶體的隨機(jī)熱噪聲;
• 　　其它諧振器件;
• 　　晶體振動的隨機(jī)機(jī)械噪聲;
• 　　信號傳輸;
• 　　印制板走線、電纜、連接器等;
• 　　接收電路。

　　除了上述來源，終端依賴性、串?dāng)_、鄰近效應(yīng)、電源變動、接地和電磁干擾都會增加抖動。而如果鄰近信號是同步與同相的，反射和串?dāng)_對頻率依賴關(guān)系還存在放大效應(yīng)。

　　抖動成分

　　抖動的兩個主要成分是隨機(jī)抖動(RJ)和確定性抖動(DJ)。隨機(jī)抖動是電路中因有的噪聲引起的。電噪聲與信號的轉(zhuǎn)換速度相互作用在開關(guān)點(diǎn)產(chǎn)生定時誤差。RJ顯示出典型的高斯分布特性，是沒有邊界的，以平方和相加，通常用標(biāo)準(zhǔn)偏差(rms)值來表征。確定性抖動是數(shù)據(jù)圖形依賴的抖動，有確定的來源。來源通常與器件和傳輸媒介的不理想有關(guān)，也可能是電源噪聲、串?dāng)_和信號—峰值來表示。

　　抖動類型

　　抖動測量通常分為三類：即周期間抖動、周期抖動和積累抖動。所有抖動都是在規(guī)定電壓(通常是VCC/2或1.5V)下測量的，用PS來表示。

　　周期抖動(JPER)：JPER是最普遍的抖動度量方法，表示被測周期與理想周期之間的時間差。由于它的隨機(jī)性，可以用峰—峰值也可以用均方根值來度量。若時鐘在閾值VTH處定義的上升邊為TPER(n)，這里n是時間或指數(shù)，如圖1所示。JPER可表示為：

　　JPER=TPER(1)-T0

　　其中T0是理想周期值。