抖动及其测量技术(07-100)

　　前言

　　时钟是数字系统的一个重要信号，时钟信号的质量会严重影响系统的性能。时钟的一个重要指标是抖动，定义为时钟输出跃变在时间上相对于理想位置的短期变动，它反映了从一个周期到下一个周期，时钟或数据边沿到达时间的变化，抖动可以超前也可以落后，其测量单位用PS表示。

　　影响抖动的因素很多，主要来源包括：

• 　　相锁环(PLL)内部电路;
• 　　晶体的随机热噪声;
• 　　其它谐振器件;
• 　　晶体振动的随机机械噪声;
• 　　信号传输;
• 　　印制板走线、电缆、连接器等;
• 　　接收电路。

　　除了上述来源，终端依赖性、串扰、邻近效应、电源变动、接地和电磁干扰都会增加抖动。而如果邻近信号是同步与同相的，反射和串扰对频率依赖关系还存在放大效应。

　　抖动成分

　　抖动的两个主要成分是随机抖动(RJ)和确定性抖动(DJ)。随机抖动是电路中因有的噪声引起的。电噪声与信号的转换速度相互作用在开关点产生定时误差。RJ显示出典型的高斯分布特性，是没有边界的，以平方和相加，通常用标准偏差(rms)值来表征。确定性抖动是数据图形依赖的抖动，有确定的来源。来源通常与器件和传输媒介的不理想有关，也可能是电源噪声、串扰和信号—峰值来表示。

　　抖动类型

　　抖动测量通常分为三类：即周期间抖动、周期抖动和积累抖动。所有抖动都是在规定电压(通常是VCC/2或1.5V)下测量的，用PS来表示。

　　周期抖动(JPER)：JPER是最普遍的抖动度量方法，表示被测周期与理想周期之间的时间差。由于它的随机性，可以用峰—峰值也可以用均方根值来度量。若时钟在阈值VTH处定义的上升边为TPER(n)，这里n是时间或指数，如图1所示。JPER可表示为：

　　JPER=TPER(1)-T0

　　其中T0是理想周期值。