时钟抖动测量简介V0.1

时钟抖动测量Page22009-12-16简介简介ƒ抖动的峰峰值和有效值•Pk-pkjitter,RMSjitterƒJTA2抖动分析软件包的功能•JitterTrack•JitterHistogram•JitterFFTPage32009-12-16抖动定义抖动定义ƒ抖动的定义为“信号的定时事件与其理想位置之间的偏差”。•SONETSPEC:Jitterisdefinedastheshort-termvariationsofadigitalsignal’ssignificantinstantsfromtheiridealpositionsintime.ƒ按待测试信号的种类来划分•时钟抖动•数据抖动ƒ按计算方法来划分•TIE抖动：信号周期相对于一个已知或恢复时钟的误差。•Period抖动：是在多个周期内对信号周期的变化进行的测量。•CycletoCycle抖动：是对信号相邻周期的变化进行测量的结果。•HalfPeriod抖动：半个周期的抖动变化（与Periodjitter的计算类似）Page42009-12-16抖动定义（续）抖动定义（续）ƒPk-pkjitter：峰峰值抖动随着测量时间的增加，测量值变大，测试结果不具备重复性，不能将jitter值与误码率（BER）直接联系起来•RMSjitter：抖动测量值的有效值ƒTotaljitter：在某BER下总的抖动值。测量Tj(BER)的目的是在某BER下确保互操作性•通常TJ是针对串行数据的•一般测量Tj(BER=10e-12)•一般是数据信号测试Tj和Dj•Tj(BER10e-8)只能用BERT测量到，但是示波器可以精确的估算出该值•Tj可以分解为Rj,Dj,DCD,ISI,PjPage52009-12-16三种抖动计算举例三种抖动计算举例ƒ某100MHz时钟，第一个到第四个周期分别为9.9ns,10.1ns,9.9ns,10.0ns，假设其理想时钟固定在10ns•TIEJitter：•T1=10-9.9=0.1,T2=10-10.1=-0.1,T3=10-9.9=0.1T4=10-10=0•TIEpk-pkjitter=0.1–(-0.1)=0.2ns•TIERMSjitter=参数T1..T4的标准偏差•PeriodJitter•P1=9.9P2=10.1P3=9.9P4=10•PeriodJitterpk-pkvalue=10.1-9.9=0.2ns•PeriodJitterRMSvalue=参数P1..P4的标准偏差•CycletoCyclejitter•C1=P2-P1=10.1-9.9=0.2C2=P3-P2=9.9-10.1=-0.2C3=P4-P3=10-9.9=0.1•CycletocyclejitterPK-PKvalue=0.4ns•CycletocyclejitterRMSvalue=参数C1..C4的标准偏差标准偏差的计算公式1)(2−−∑nXmeanXiPage62009-12-16传统的抖动测试方法:余辉显示传统的抖动测试方法:余辉显示ƒ设置非常简单,使用cursor测量波形边沿的宽度ƒ像素或屏幕分辨率(量化误差)会降低精度ƒ只有单个波形,引入了触发抖动Page72009-12-16时钟常见的三种抖动测量时钟常见的三种抖动测量CycletocyclejitterperiodjitterTIEjitter必须配备JTA2软件包才可以测量三种抖动Page82009-12-16JitterHistogramsJitterHistogramsPage92009-12-16快速设置TIE直方图快速设置TIE直方图Step1：TIE直方图的快速设置方法Step2：测量参数选择TIEStep3：图形选择“Histogram”Step4：设置相关参数Page102009-12-16设置TIE参数设置TIE参数查找TIE的参考时钟Page112009-12-16设置TIE直方图的参数设置TIE直方图的参数设置TIE直方图的参数Page122009-12-16测量直方图测量直方图Step1：选择P2=hsdev(F8)直方图的range为抖动峰峰值直方图的sdev为抖动RMS值Page132009-12-16TIE的测量TIE的测量TIEjitter的峰峰值与RMS值Page142009-12-16SinusoidalJitterSinusoidalJitter周期性抖动Page152009-12-16RandomJitterRandomJitterPage162009-12-16几种抖动理论上的关系几种抖动理论上的关系ReferenceFrequencyWaveformWithJitterDistributionsOfEdgeLocationsTIEMeasurementSingleEdge,Jitter=JnWidthMeasurementTwoEdges,Jitter=SQRT(Jn2+Jn+12)=1.41JnPeriodMeasurementTwoEdges,Jitter=SQRT(Jn2+Jn+22)=1.41JnCycletoCycleMeasurementThreeEdges,Jitter=SQRT(Jn2+4Jn+12+Jn+22)=SQRT(6)JnPage172009-12-16RuleofThumbRuleofThumbƒTIE=JnƒWidth=√2JnƒPeriod=√2JnƒCycle-Cycle=√6JnƒPeriod/TIE=√2ƒCyc-Cyc/Period=√3ƒƒAlltheabovecanvarydependingonspecificmeasurementsetupƒTherelationshipbetweenCycletocycleandperiodisthemostrepeatable.Theserelationshipsdon’talwaysshowup!Page182009-12-16JitterTrackJitterTrackPage192009-12-16JitterTrack抖动追踪JitterTrack抖动追踪ƒJitterTrack波形：X轴为时间，Y轴为某时间的抖动测量值•反映了抖动测量值随时间变化的趋势•测量jittertrack波形的峰峰值即可得到该抖动的峰峰值•测量jittertrack波形的标准偏差即可得到抖动的有效值•通过jittertrack功能可以找到调制（或干扰）到时钟的信号Page202009-12-16TheJitterTrack™FunctionPeriodJitterFunctionP1P2P3PN-1PNP1P2P3PN-1PNSourceTrace......PeriodJitterPage212009-12-16TheJitterTrack™FunctionTimeIntervalError(TIE)IntervalErrorJitterFunctionI1I2I3IN-1INI1I2I3IN-1INSourceTrace...ReferenceClockEdge...Page222009-12-16TheJitterTrack™FunctionFrequencyJitterFunctionP1P2P3PN-1PN1/P11/P21/P31/PN-11/PNSourceTrace......FrequencyJitterPage232009-12-16时钟的抖动追踪时钟的抖动追踪Page242009-12-16抖动追踪案例2抖动追踪案例2通过对track(freq(c1))的波形做FFT，可以在频谱中观察到该时钟受到2.275MHz的干扰Page252009-12-16抖动追踪案例3－SATA的扩频时钟测试SerialATAWaveformUnfilteredTrackFilteredTrackConventionalTrackDisplayUniqueLeCroyFilteredTrackPage262009-12-16抖动追踪案例4：电源不稳定造成的抖动抖动追踪案例4：电源不稳定造成的抖动：电源不稳定造成的抖动ClocksignalTrack(period(c2))Track(TIE(c2))PowerRipplePage272009-12-16JTA2软件包括哪些功能？JTA2软件包括哪些功能？ƒTIE、cycletocycle、period等的抖动测试ƒ抖动的直方图分析ƒJittertrack抖动追踪ƒ其他水平测量参数Page282009-12-16JTA2软件包中包括了以下测量参数JTA2软件包中包括了以下测量参数SymbolParameterNameParameterDefinitionΔp@lvdeltaperiodatlevelDifferenceofadjacentperiodsatspecifiedslopeandlevelfreq@lvfrequencyatlevelCyclefrequencyatspecifiedslopeandlevelduty@lvdutyatlevelPercentofperiodforwhichdataisaboveorbelowaspecifiedleveledge@lvedgeatlevelThenumberoftransitionsoredgeswithaspecifiedslopeandlevelp@lvperiodatlevelCycledurationataspecifiedslopeandleveltie@lvtimeintervalerroratlevelFractionalintervaltimeerrorforaspecifiedslopeandlevelwid@lvwidthatlevelDurationofsignalexcursionaboveorbelowaspecifiedlevelPage292009-12-16抖动测量精度VERTICALUNCERTAINTYDUETO:NOISEQUANTIZATIONNON-LINEARITYAMPLITUDETIMEHORIZONTALUNCERTAINTYDUETO:SIGNALJITTERAPERTUREUNCERTAINTYTRIGGERJITTERTIMEBASEINSTABILITYVERTICALUNCERTAINTY,ΔvMAPSINTOTIMEUNCERTAINTY,ΔtΔt=(Δv*tR(20-80))/0.6vAMPLUNCERTAINTIESAREUNCORRELATEDANDADDINQUADRATUREΔvvAMPLΔtΔtƒ通道的噪声、频响的非线性、ADC的量化误差导致了垂直方向测量的不确定性ƒ垂直方向的不确定性投影到水平方向导致时间的不确定性ƒ信号的上升时间越快，抖动的测量精度越高ƒ使用高精度的ADC可以提高抖动测量精度ƒ通道噪声越小，抖动测量精度越高ƒ对于频率较低、抖动很小的时钟测试，可以适当使用ERES降噪后测量抖动Page302009-12-16GaussianDistributionGaussianDistributionƒRandomjitterisdistributedasgaussian.ƒ68.28%ofpopulationisin+/-1σrangeƒ95.45%in+/-2σrangeƒ99.73%in+/-3σrangeƒ99.994%in+/-4σrangeƒ99.99994％in+/-5σrangeƒ99.9999998％in+/-6σrangeƒ99.9999999997％inin+/-7σrange68.27％Page312009-12-16GaussianDistributionGaussianDistributionƒ68.28%ofpopulationisin+/-1σrangemeans31.73%ofpopulationisoutof+/-1σ.ƒRecognize