信号完整性基础系列之十一——理解力科SDA的三种抖动分解

图五：力科SDA中Pj的分析

DDj的计算有两种方法，一种是Synchronous N cycle plot方法，另一种是ISI plot方法。

当捕获的信号的数据码流是重复的，使用Synchronous N cycle plot方法，如下图六所示，

理 想情况下，数据pattern的每个边沿的平均位置μ应该在bit interval的整数倍上，由于通道的非线性以及上升下降时间的不平衡，该平均位置μ（均值）与理想位置e存在时间差，这种抖动是与数据的码型相关的， 记录下一个pattern中每个边沿的时间差offset= e－μ。其中的最大值减去最小值即为DDj抖动的峰峰值。

图六：Synchronous N cycle plot方法计算DDj
在 下图七中记录了某伪随机码PRBS7的SnCycle图，即127个bit中每个边沿的DDj（offset= e－μ）的变化趋势图。相邻两个边沿之间如果存在连续的0或者1（即没有跳变位），则采用线性插值连接offset与offset。测量该DDj随着 bit位的变化的曲线的峰峰值即可得到DDj的峰峰值。

图七：Synchronous N cycle plot方法计算DDj

当 捕获的数据信号的码流是不重复时，使用ISI plot方法来计算DDj。由于码间干扰ISI是由于连接TX到RX的信道对码型不同的信号产生不同的影响，在力科SDA中，首先构建选定长度为N个 bit信号，帧长度为N个bit的信号可以有2个组合。从串行数据流中找出同种bit组合的信号，平均运算以去除随机抖动，然后把平均后的各种组合的码型 叠加在一起，可以测量到码型相关抖动DDj。在下图八中，N=5，在左图中可以看到，从串行数

图八：力科SDA中ISI Plot方法分析DDJ

据码流中选取“00010”和“11110”，取平均运算后，叠加到ISI图中，可以清晰观察到两个码型导致的抖动。在右上图为串行数据的眼图，右下图为六种不同码型叠加的ISI图，前者的轮廓与后者完全一致，而后者在加入随机抖动后与前者很接近。

三种计算方法的比较：

Conventional 方法可以计算出DDj、Pj、DCD、ISI，可以计算出Pj的来自于哪些频率，对于串行信号的分析和调试非常实用。Effective和MJSQ方法只 能得到Tj、Dj和Rj，不能把Dj进一步分解。Effective方法采用与BERT相似的方法来计算Dj和Rj，测量结果可以与BERT做对比。

注： 在三种方法的示意图中都可以看到Tj是用TIE直方图的尾部外插值后推算出来的，在抖动测试仪器行业中，对于直方图尾部拟合且外插值有几种算法。 力科SDA使用了NQ-Scale方法来对TIE直方图的尾部进行拟合和外插值运算，在另一篇文章中将介绍NQ-Scale方法。

参考文献
1, Understanding the Choices for Jitter Calculation Method, LeCroy Application Brief
2, A Comparison of Methods for Estimating Total Jitter Concerning Precision, Accuracy and Robustness, Martin Miller Ph.D., Michael Schnecker, DesignCon2007.
3, Fibre Channel – Method Jitter and Signal Quality Specification – MJSQ, T11.2/Project 1315-DT/Rev 14.1, June 5, 2005.