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信号完整性根底系列之十一——理解力科SDA的三种颤动分化

在通讯和PC行业,高速串行信号越来越普及,在使用示波器测量和分析这类信号时,通常要求测量总体抖动(Totaljitter,简称Tj)和固有抖动

在通讯和PC职业,高速串行信号越来越遍及,在运用示波器丈量和剖析这类信号时,一般要求丈量整体颤动(Total jitter,简称Tj)和固有颤动(Deterministic jitter,简称Dj),验证是否满意相关标准的要求。

在 力科SDA系列示波器中运用了“Normalized Q-Scale method”(简称NQ-Scale办法)来求解Tj。而Tj分化为固有颤动Dj和随机颤动Rj时,力科SDA供给了三种颤动分化办法,别离为 Conventional、effective、MJSQ,如下图所示。

图一:力科SDA的三种颤动分化办法

MJSQ办法在Fibre Channel标准已有界说(MJSQ代表Methodologies for jitter and signal quality specification),这种办法在串行数据的颤动剖析中被广泛运用。在MJSQ文档中,Tj是某一丈量样本数量下的TIE颤动的峰峰值,由Rj和 Dj组成,Dj是有鸿沟的,而Rj是没有鸿沟的,其概率密度函数满意高斯分布。Tj的直方图运用dual-Dirac来建模。Dual-Dirac模型是 由两个满意高斯分布的脉冲组成,左右两个脉冲的均值为μL和μR,两个脉冲的标准误差都等于σ,Dj = μR – μL,Rj = σ,Tj@BER-12= 14 * Rj + Dj。如下图二所示。

图二:Dual-driac模型与MJSQ办法示意图

力科SDA中的MJSQ办法直接处理%&&&&&%概率密度函数,使 用两个高斯分布的曲线别离拟合TIE直方图的左右两头的尾部,调理高斯曲线的标准误差让曲线能尽量拟合TIE直方图的尾部。 力科SDA的MJSQ分化办法根据传统的MJSQ办法进行了改造,两个高斯分布的均值可所以不以Y轴对称的,标准误差也可所以不相等的。拟合的两个高斯曲 线的均值之差为Dj,标准误差的平均值为Rj。

Effective办法是直接对浴盆曲线(bathtub curve)进行剖析,将Tj分化为Dj和Rj。这种办法与误码率测验仪(BERT)的办法相同。在运用NQ-Scale办法得到不同BER下的Tj后, 因为Tj = Dj + α×Rj,在不同BER下的系数α是已知,能够推算出不同BER下的Dj和Rj。如右图所示,BER=10e-12时α=14.069,BER=10e- 10时α=12.723。

因为effective办法求解Dj和Rj与BERT类似,所以运用这种办法的核算成果能够与BERT的进行比照。别的,effective办法求解的Dj和Rj与MJSQ办法的十分类似。


图三:力科SDA中effective办法分化Tj

Conventional 办法先核算Dj中的周期性颤动Pj(periodic jitter)、数据相关性颤动DDj(data dependent jitter)和占空比失真DCD(duty cycle distortion),然后Dj = DDj + Pj,Rj = (Tj – Dj) / 14。 在下图四的流程图中描绘了DDj、Pj、Tj、Rj的剖析流程。


图四:力科SDA中Conventional办法分化Tj

在 conventional办法中,首要核算出每个数据边缘和参阅时钟的误差,即TIE,把TIE颤动随时刻改变的趋势描绘为一条曲线(即TIE track,又称TIE trend),对TIE追踪曲线做快速傅立叶改换(FFT),得到TIE颤动的频谱,一般周期性颤动Pj和DDj是TIE频谱中的峰值部分,随机颤动Rj 是TIE频谱中的底部,其频谱规模十分宽。将代表Pj的颤动频谱部分做反向傅立叶改换IFFT,能够得到各个频点奉献多大的颤动值,如下图五所示,在测验 成果的左下角对各个频率奉献的Pj;函数F1是对TIE trend作FFT运算,即TIE颤动的频谱,在F1中的峰值点即为周期性颤动,在图五顶用cursor丈量成果为350kHz,与左下角的Pj breakdown菜单的剖析成果符合。

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