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信号完整性剖析根底系列之二十四——关于颤动(上)

写在前面的话抖动话题是示波器测量的最高境界,也是最风云变换的一个话题,这是因为抖动是示波器测量的诸多功能中最和数学相关的。玩数学

写在前面的话

颤动论题是示波器丈量的最高境地,也是最风云改换的一个论题,这是由于颤动是示波器丈量的许多功用中最和“数学”相关的。 玩数学似乎是需求必定境地的。

“力科示波器是怎样丈量颤动的?”,“这台示波器颤动丈量准禁绝?”,“时钟颤动和数据颤动丈量办法为什么不一样?”,“整体颤动和峰峰值颤动有什么区别? ”,“余辉办法丈量颤动不是最便利吗?”,“颤动和眼图,浴盆曲线之间是什么?”,…… 关于颤动的问题层出不穷。这么多年来,在完成了“关于触发(上)、(下)”和“关于眼图(上)、(下)”,“关于S参数(上)(下)”等三篇拙作后,我一向期望有一篇“关于颤动”的文章面世,但常常着笔又忐忑而止,怕有错误遗毒。 今日,当我鼓起勇气来写关于颤动的时分,我需求特别阐明,这是未定稿,恳请指正。

颤动和波形余辉的联系

有一种比较传统的丈量颤动的办法,便是使用余辉来检查信号边缘的改变,然后再用光标丈量改变的巨细(如图1所示),后来更进了一步,能够使用示波器的“余辉直方图”和相关参数主动丈量出余辉的改变规模,这样丈量的成果就被称为“颤动”。这个办法是在示波器还没有“丈量计算”功用之前的办法,但在90年代初力科发明晰丈量计算功用之后,这个办法就逐步被筛选了。

图1 传统的颤动丈量办法

这种传统的办法有下面这些缺陷:(1)总会引进触发颤动,因而丈量的成果很禁绝确。(2)只能丈量某种参数的颤动,比如触发上升沿,丈量下降沿的余辉改变,反响了宽度的颤动,触发上升沿,丈量相邻的上升沿的余辉改变,反响了周期的颤动。明显还有许多类型的颤动特别是最重要的TIE颤动无法丈量出来。 (3)颤动发生的因果联系的信息也无从得知。

界说颤动的四个维度

和颤动相关的名词十分多:时钟颤动,数据颤动; 周期颤动,TIE颤动,相位颤动,cycle-cycle颤动; 峰峰值颤动(pk-pk jitter),有效值颤动(rms jitter);整体颤动(Tj),随机颤动(Rj),固有颤动(Dj);周期性颤动,DCD颤动,ISI颤动,数据相关性颤动; 守时颤动,根据误码率的颤动; 水平线以上的颤动和水平线以下的颤动…… 这些名词反响了界说颤动的不同维度。

回到“什么是颤动”的界说吧。其实颤动的界说一向没有一致,这或许也是由于需求表达清楚这个概念的维度比较多的原因。现在引用得比较多的界说是: Jitter is defined as the short-term variations of a digital signal’s significant instants from their ideal positions in time. 便是说颤动是信号在电平转化时,其边缘与抱负方位之间的偏移量。如图2所示,赤色的是表明抱负信号,实践信号的边缘和赤色信号边缘之间的误差便是颤动。什么是“抱负方位”,“抱负方位”是怎样得到的? 这是被问到后最欠好答复的问题。

图2 颤动的界说

我以为描绘颤动离不开“四个维度”。仅仅是说“我想丈量颤动”,这是不完好的表达,我主张的一种完好的表达方式是: 我想丈量100万样本(必定数量样本)下的时钟颤动(或数据颤动)的周期颤动(或 TIE颤动,相位颤动,cycle-cycle颤动)的峰峰值颤动和有效值颤动(或Tj,Rj,Dj)。 详细到丈量办法上便是先丈量被测信号的周期(或TIE,Cycle-cycle period)等参数,然后继续丈量出100万个乃至更多样本,将这100万个样本下的的最大值和最小值相减即为峰峰值颤动。可是10的12次方样本很难直接丈量出来,由于需求耗费的时刻太长,所以就改用数学模型猜测的办法进行推导。

上面表达中涉及到颤动界说的四个维度是:

1,丈量颤动的样本数/误码率。

2,被测信号的类型。分为时钟颤动和数据颤动。

3,重视的颤动参数的类型。主要有周期颤动,TIE颤动,cycle-cycle颤动。

4, 颤动丈量成果的类型。主要有峰峰值颤动,有效值颤动,整体颤动(Tj),固有颤动(Dj),随机颤动(Rj)。

颤动是关于误码率的函数

咱们下意识里或许会问,被测信号的颤动最坏能有多大? 其实,跟着观察到的丈量样本数的添加,这个问题的答案也就不一样。没有样本数的限制,这个问题没有一个收敛性的答案。颤动是关于误码率的函数。误码率为10e-12(10的-12次方)即表明发送端发送10e+12(10的12次方)个比特位的信号,在接纳端呈现误码的比特位个数是一个。丈量10e-12误码率下的颤动能够理解为丈量10e+12样本下的颤动。

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