信號鏈基礎(chǔ):時鐘抖動解秘——高速鏈路時鐘抖動規(guī)范基礎(chǔ)知識分享
用于在更遠(yuǎn)距離對日益增長的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸?shù)囊恍?biāo)準(zhǔn)不斷出現(xiàn)。來自各行業(yè)的工程師們組成了各種委員會和標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu),根據(jù)其開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)(數(shù)據(jù)吞吐量和通信距離)確定抖動預(yù)算;同時還要考慮到組成通信鏈路的模塊的局限性。
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圖1通信鏈路—抖動組件
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圖1 顯示了集成有一個嵌入式時鐘的典型高速通信鏈路。每個子系統(tǒng)(時鐘、發(fā)送器、通道和接收機(jī))都會對整體抖動預(yù)算的增加產(chǎn)生影響。子系統(tǒng)抖動包括一個決定性 (DJ) 組件和一個隨機(jī)組件 (RJ),如圖1 所示。為了實現(xiàn)可接受的通信效果,必須滿足下列條件:
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其中:TJSYS 是總抖動,而 1UI 為1個單位時間間隔(1 比特時間)
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總抖動 (TJ) 包括每個子系統(tǒng)決定性抖動和隨機(jī)抖動的和。由于隨機(jī)抖動自身的屬性,進(jìn)行這種求和時需要特別注意。隨機(jī)抖動呈現(xiàn)高斯(隨機(jī))分布,并且無邊界。因此,隨機(jī)抖動可表示為一個 RMS 值,并且在規(guī)定測量/整合帶寬范圍內(nèi)對其進(jìn)行估算。例如,圖1 所示接收機(jī)的抖動測量帶寬便為 f2 - f1(參見圖2)。這是因為接收機(jī)鎖相環(huán)路 (PLL) 追蹤 f1 以下的抖動(從而排斥它),而發(fā)射 PLL 的頻率上限為 f2。從接收機(jī)的角度來看,使鏈路性能降低的隨機(jī)抖動降至這些限制之間。
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圖2高速通信鏈路—隨機(jī)抖動測量帶寬
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由于隨機(jī)抖動是隨機(jī)過程產(chǎn)生的結(jié)果,系統(tǒng)總隨機(jī)抖動的計算需要進(jìn)行方和根 (RSS) 計算,如方程式2所示:
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決定性抖動源和的計算很簡單:
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最后,可對系統(tǒng)總抖動進(jìn)行估算,由此可以實現(xiàn)鏈路預(yù)算;但是,還需要做更多的工作。這種計算涉及統(tǒng)計數(shù)學(xué)。需要用到一種被稱之為 Q 因數(shù)的參數(shù)(參見表 1)。Q 因數(shù)的大小具體取決于誤碼率 (BER),同時還要根據(jù)鏈路性能/可靠性目標(biāo)來選擇。由于隨機(jī)抖動的無邊界屬性,(最終)會出現(xiàn)誤碼。例如,10-8 的 BER 意味著,每發(fā)送 100,000,000 比特便會有一個比特被錯誤解釋。現(xiàn)代的通信系統(tǒng)通常會要求一個達(dá)到或者超過 10-12 以上的 BER。
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系統(tǒng)總抖動(以及鏈路預(yù)算)可使用方程式 4 計算得到:
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例如,10-14 的 BER 時,總抖動為:
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表1Q 因數(shù)和誤碼率
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本文討論了構(gòu)成總抖動預(yù)算的一些參數(shù)。下一次,我們將探討時鐘,并研究隨機(jī)抖動和相位噪聲之間的關(guān)系。
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設(shè)備抖動的原因 如何測量和減少抖動
信號與時序的變化會導(dǎo)致接收信號與理想信號略有不同,這被稱為抖動。抖動不會引起信號幅度的變化。由于抖動引起的變化在于信號相位,寬度和周期。這是一個有害因素,可能導(dǎo)致串行鏈路的誤碼率增加。由于設(shè)計的簡化
2021-02-20 14:20:50
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相位噪聲處理:時鐘抖動或結(jié)束時鐘抖動的最佳方法是什么?資料下載
電子發(fā)燒友網(wǎng)為你提供相位噪聲處理:時鐘抖動或結(jié)束時鐘抖動的最佳方法是什么?資料下載的電子資料下載,更有其他相關(guān)的電路圖、源代碼、課件教程、中文資料、英文資料、參考設(shè)計、用戶指南、解決方案等資料,希望可以幫助到廣大的電子工程師們。
2021-04-04 08:49:06
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26如何去正確理解采樣時鐘抖動(Jitter)對ADC信噪比SNR的影響
高速ADC使用外部輸入時鐘對模擬輸入信號進(jìn)行采樣,如圖1所示。圖中顯示了輸入采樣時鐘抖動示意圖。 圖1、ADC采樣 輸入模擬信號的頻率越高,由于時鐘抖動導(dǎo)致的采樣信號幅度變化越大,這點(diǎn)在圖2中顯示的非常明顯。輸入信號頻率為F2=100MHz時,采樣幅度變化如圖紅色虛
2021-04-07 16:43:45
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高速鏈路時鐘抖動規(guī)范基礎(chǔ)知識
作者:John Johnson,德州儀器?
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本文介紹時鐘抖動對高速鏈路性能的影響。我們將重點(diǎn)介紹抖動預(yù)算基礎(chǔ)。
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用于在更遠(yuǎn)距離對日益增長的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸?shù)囊恍?biāo)準(zhǔn)不斷出現(xiàn)。來自
2021-11-22 15:52:21
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比較和對比PCIe和以太網(wǎng)時鐘抖動規(guī)范
PCIe 和網(wǎng)絡(luò)時鐘抖動測量之間的另一個顯著差異在圖 2 中并不明顯。數(shù)字采樣示波器 (DSO) 用于獲取時鐘周期或波形文件以計算 PCIe 時鐘抖動,而不是 PNA。造成這種情況的主要原因是 PCIe 時鐘支持?jǐn)U頻,而網(wǎng)絡(luò)時鐘不支持,而且從歷史上看,PNA 一直無法使用正在擴(kuò)頻的時鐘。
2022-05-05 15:50:44
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最大信噪比與時鐘抖動的關(guān)系
對于頻率成分相對較低的輸入信號,例如在1MHz以下,時鐘抖動變得不那么重要,但是當(dāng)輸入信號的頻率為幾百兆赫茲時,時鐘上的抖動將成為誤差的主要來源,并且將成為SNR的限制因素。
2023-01-03 14:35:04
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為高速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器設(shè)計低抖動時鐘
在設(shè)計中使用超快速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的高速應(yīng)用通常需要非常干凈的時鐘信號,以確保外部時鐘源不會對系統(tǒng)的整體動態(tài)性能產(chǎn)生不需要的噪聲。因此,選擇合適的系統(tǒng)組件至關(guān)重要,這有助于產(chǎn)生低相位抖動時鐘。以下應(yīng)用筆記可作為選擇合適的元件的寶貴指南,以設(shè)計適用于超快速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的基于PLL的低相位噪聲時鐘發(fā)生器。
2023-02-25 10:50:48
4207
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用于測量、識別和消除高速串行通信鏈路上的時鐘和數(shù)據(jù)抖動的擬議框架
,設(shè)計人員還必須檢查其設(shè)計的參數(shù)化領(lǐng)域。信號完整性(SI)工程師必須減輕或消除時序抖動對系統(tǒng)性能的影響。以下討論提供了一個簡單實用的過程,用于表征1Gbps及以上的高速串行數(shù)據(jù)鏈路。
2023-03-08 14:10:00
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時鐘抖動的影響
1.1.1.??抖動定義和分類 ITU-T G.701對抖動的定義為:“抖動是指數(shù)字信號在短期內(nèi)相對于理想位置發(fā)生的偏移重大影響的短時變化”。 對于真實物理世界中的時鐘源,比如晶振、DLL、PLL,它們的時鐘輸出周期都不可能是一個單點(diǎn)的固定值,而是隨時間而變化的
2023-03-10 14:54:32
1847
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時鐘抖動的影響
抖動和相位噪聲是晶振的非常重要指標(biāo),本文主要從抖動和相位噪聲定義及原理出發(fā),闡述其在不同場景下對數(shù)字系統(tǒng)、高速串行接口、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器和射頻系統(tǒng)的影響。
2023-03-26 09:09:11
1867
1867
用于測量、識別和消除高速串行通信鏈路上的時鐘和數(shù)據(jù)抖動的擬議框架
高速串行鏈路的表征取決于SI工程師發(fā)現(xiàn)、理解和解決嚴(yán)重抖動問題的能力。在本討論中,我們假設(shè) PHY(物理層)或 SerDes(串行器-解串器)設(shè)備的時鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù) (CDR) 模塊符合適用于該設(shè)備
2023-04-03 11:27:21
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時鐘抖動和時鐘偏斜講解
系統(tǒng)時序設(shè)計中對時鐘信號的要求是非常嚴(yán)格的,因為我們所有的時序計算都是以恒定的時鐘信號為基準(zhǔn)。但實際中時鐘信號往往不可能總是那么完美,會出現(xiàn)抖動(Jitter)和偏移(Skew)問題。
2023-04-04 09:20:56
5281
5281超低抖動時鐘發(fā)生器如何優(yōu)化串行鏈路系統(tǒng)性能
隨著數(shù)據(jù)速率的增加,鏈路抖動允許量變得越來越嚴(yán)格。硬件工程師將主要精力放在如何使他們的整個線路卡能夠支持最大吞吐量,而為基準(zhǔn)時鐘產(chǎn)生的隨機(jī)抖動分配盡可能小的允許量。針對基準(zhǔn)時鐘,對于一條25GbE
2023-04-17 10:37:30
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使用外部 PLL 改善 FPGA 通信接口時鐘抖動
) 以及其他通常要求時域抖動規(guī)范(如周期)的應(yīng)用生成時鐘- 周期和周期抖動。 然而,對于串行解串器 (SerDes)、千兆以太網(wǎng) (GbE)、10 GbE、同步光網(wǎng)絡(luò)/同步數(shù)字體系 (SONET/SDH) 和光纖通道等高速接口,情況就不同了。有嚴(yán)格的頻域抖動要求。 為了正常運(yùn)行,這些高速接口依賴于低頻
2023-05-26 22:15:02
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3574時鐘抖動會影響建立時間和保持時間違例嗎?
首先,我們需要理解什么是時鐘抖動。簡而言之,時鐘抖動(Jitter)反映的是時鐘源在時鐘邊沿的不確定性(Clock Uncertainty)。
2023-06-02 09:09:06
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時鐘抖動的幾種類型
理想值附近的一個范圍內(nèi),從而造成相鄰的時鐘邊沿存在偏差。在時序分析時,時鐘抖動是一個重要的因素。多種因素會導(dǎo)致時鐘抖動,包括PLL回路噪聲、電源紋波、熱噪聲以及信號之間的串?dāng)_等。
2023-06-09 09:40:50
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了解并盡量減少抖動對高速鏈路的影響
,通常低于 100 飛秒 (fs),以保持系統(tǒng)性能。這些時鐘還必須長期保持低抖動規(guī)格,且不受溫度和電壓的影響。 某些抖動是由信號路徑噪聲和失真引起的,使用重復(fù)時鐘和重定時技術(shù)可以在一定程度上減少抖動。不過,抖動也是由時鐘源產(chǎn)生的,時鐘源通常是振蕩器。這是由于各
2024-02-13 17:47:00
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高速信號傳輸鏈路的損耗和均衡
。均衡(Equalization)就是為了應(yīng)對ISI抖動,而被廣泛應(yīng)用的黑科技。既然ISI抖動的根源,是傳輸鏈路對不同頻率信號損耗的差異,均衡就是要想辦法補(bǔ)償?shù)暨@個差異,讓不同頻率信號的幅度都能保持均勻。根據(jù)均衡技術(shù)所使用的位置,一般分為發(fā)送端均衡(Tx EQ)和接收端均衡(Rx EQ)。
2024-07-03 10:00:14
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高速信號傳輸中的抖動和眼圖挑戰(zhàn)
在《做信號鏈,你需要了解的高速信號知識(一)》中,我們探討了LVDS和JESD204B標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)勢,這些標(biāo)準(zhǔn)在高速信號傳輸中提供了更高的速率、更低的功耗和更好的抗干擾能力。接下來,我們將深入探討高速信號傳輸中的抖動和眼圖挑戰(zhàn)。
2024-07-03 10:29:59
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簡述時鐘抖動的產(chǎn)生原因
時鐘抖動(Clock Jitter)是時鐘信號領(lǐng)域中的一個重要概念,它指的是時鐘信號時間與理想事件時間的偏差。這種偏差不僅影響數(shù)字電路的時序性能,還可能對系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性造成不利影響。以下是對時鐘抖動工作原理的詳細(xì)闡述,內(nèi)容將圍繞其定義、類型、產(chǎn)生原因、影響及應(yīng)對措施等方面展開。
2024-08-19 17:58:11
5343
5343FPGA如何消除時鐘抖動
在FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)設(shè)計中,消除時鐘抖動是一個關(guān)鍵任務(wù),因為時鐘抖動會直接影響系統(tǒng)的時序性能、穩(wěn)定性和可靠性。以下將詳細(xì)闡述FPGA中消除時鐘抖動的多種方法,這些方法涵蓋了從硬件設(shè)計到軟件優(yōu)化的各個方面。
2024-08-19 17:58:54
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3753時鐘抖動與相位噪聲的關(guān)系
時鐘抖動和相位噪聲是數(shù)字系統(tǒng)和通信系統(tǒng)中兩個至關(guān)重要的概念,它們之間存在著緊密而復(fù)雜的關(guān)系。以下是對時鐘抖動和相位噪聲關(guān)系的詳細(xì)探討,旨在全面解析兩者之間的相互作用和影響。
2024-08-19 18:01:57
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2380時鐘抖動和時鐘偏移的區(qū)別
時鐘抖動(Jitter)和時鐘偏移(Skew)是數(shù)字電路設(shè)計中兩個重要的概念,它們對電路的時序性能和穩(wěn)定性有著顯著的影響。下面將從定義、原因、影響以及應(yīng)對策略等方面詳細(xì)闡述時鐘抖動和時鐘偏移的區(qū)別。
2024-08-19 18:11:30
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3230電源軌噪聲對系統(tǒng)時鐘抖動的影響
通過上一期我們了解到:數(shù)字電子產(chǎn)品中電源軌噪聲和時鐘抖動是有關(guān)聯(lián)的,以及測量電源軌噪聲的方案,接下來我們基于實際測量,揭示電源軌噪聲對系統(tǒng)時鐘抖動的影響。
2024-11-22 16:11:22
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LMK05318 帶BAW的超低抖動單通道網(wǎng)絡(luò)同步器時鐘技術(shù)手冊
該LMK05318是一款高性能網(wǎng)絡(luò)同步器時鐘器件,可提供抖動清除、時鐘生成、高級時鐘監(jiān)控和卓越的無中斷開關(guān)性能,以滿足通信基礎(chǔ)設(shè)施和工業(yè)應(yīng)用的嚴(yán)格時序要求。該器件的超低抖動和高電源噪聲抑制 (PSNR) 可降低高速串行鏈路中的誤碼率 (BER)。
2025-09-12 13:49:59
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?LMK05028 低抖動雙通道網(wǎng)絡(luò)同步器時鐘芯片總結(jié)
該LMK05028是一款高性能網(wǎng)絡(luò)同步器時鐘器件,可提供抖動清除、時鐘生成、高級時鐘監(jiān)控和良好的無中斷開關(guān)性能,以滿足通信基礎(chǔ)設(shè)施和工業(yè)應(yīng)用的嚴(yán)格時序要求。該器件的低抖動和高PSNR降低了高速串行鏈
2025-09-12 14:18:25
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