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数字工程师需求了解些射频常识?-之四:颤动剖析

抖动(Jitter)反映的是数字信号偏离其理想位置的时间偏差。高频数字信号的bit周期都非常短,一般在几百ps甚至几十ps,很小的抖动都会

颤动(Jitter)反映的是数字信号违背其抱负方位的时刻误差。高频数字信号的bit周期都十分短,一般在几百ps乃至几十ps,很小的颤动都会形成信号采样方位电平的改变,所以高频数字信号关于颤动都有严厉的要求。

实践信号的很杂乱,或许既有随机颤动成分(RJ),也有不同频率确实定性颤动成分(DJ)。确定性颤动或许因为码间搅扰或一些周期性搅扰引起,而随机颤动很大一部分来源于信号上的噪声。下图反映的是一个带噪声的数字信号及其判定阈值。一般咱们把数字信号超越阈值的状况判定为“1”,把低于阈值的状况判定为“0”,因为信号的上升沿不是无限陡的,所以笔直的起伏噪声就会形成信号过阈值点时刻的左右改变,这便是因为噪声形成信号颤动的原因。

要进行信号颤动的剖析,最常用的东西是宽带示波器配合上呼应的颤动剖析软件。示波器里的颤动剖析软件能够便利地对颤动的巨细和各种成分进行分化,可是示波器因为噪声和丈量方法的约束,很难对亚ps级的颤动进行准确丈量。现在许多高速芯片对时钟的颤动要求都在1ps以下乃至更低。这就需求借助于其它的丈量方法比方相位噪声(phase noise)的丈量方法。

咱们知道颤动是时刻上的误差,它也能够了解成时钟相位的改变,这便是相位噪声。关于时钟信号,咱们调查其基波的频谱散布。抱负的时钟信号其基波的频谱应该是一根很窄的谱线,但实践上因为相位噪声的存在,其谱线是比较宽的一个包络,这个包络越窄,阐明相位噪声(颤动)越小,信号越挨近抱负信号。下图是一个实在时钟信号的频谱,信号的基波在2.5GHz,咱们调查2.5GHz邻近10MHz带宽的频谱。咱们能够看到首要信号的频谱不是一根很窄的谱线,其谱线有展宽(随机噪声的影响),其次上面叠加的还有一些特定频率的搅扰(确定性颤动的影响)。

为了更便利调查低频的搅扰,在相位噪声丈量中通常会以信号的载波频率为起点,把横坐标用对数显现,其横坐标反映的是离信号载波频率的远近,纵坐标反映的是相应频点的能量和信号载波能量的比值。这个比值越小,阐明除了载波以外其它频率成分的能量越小,信号越纯洁。要进行时钟信号的相位噪声准确丈量运用的仪器是信号源剖析仪,信号源剖析内部有特别的电路,经过两个独立本振的屡次相关处理能够把本身本振的相位噪声压得十分低,然后能够进行准确的相位噪声丈量。

关于许多晶振发生的时钟来说,其颤动中的主要成分是随机颤动。假如咱们把相位噪声测验成果里不同频率成分的相位噪声能量进行积分的话,咱们就能够得到随机颤动。经过信号源剖析仪对相位噪声丈量然后对必定带宽内的能量进行积分,咱们就能够得到准确的随机颤动丈量成果。信号源剖析仪能丈量到的最小颤动能够到fs级。

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