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如何減少時(shí)鐘晶振抖動(dòng)

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瀏覽：- 發(fā)布日期：2019-03-23 11:05:35【大中小】

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時(shí)鐘晶振抖動(dòng)的對產(chǎn)品的性能影響很大,這是我們都知曉的問題,而且其測量時(shí)鐘抖動(dòng)的大小也漸漸地成為現(xiàn)在高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)的一個(gè)重要組成部分.就目前而言,已經(jīng)有不少的方法可以可來測量時(shí)鐘的抖動(dòng),抖動(dòng)的定義是什么,該如何減少時(shí)鐘振蕩器抖動(dòng)呢,下面康比電子帶領(lǐng)大家一起了解.

抖動(dòng)定義為:

1、數(shù)字信號(hào)從其理想位置及時(shí)的重要瞬間的短期變化.

2、偏離事件的理想時(shí)間.

因此,術(shù)語"抖動(dòng)"描述了系統(tǒng)內(nèi)的定時(shí)誤差.時(shí)鐘抖動(dòng)實(shí)際上并不會(huì)改變正在傳輸?shù)男畔⒌奈锢韮?nèi)容,只會(huì)改變傳輸信息的時(shí)間.根據(jù)情況,這可能或不影響最終解碼輸出.

抖動(dòng)與漂移

時(shí)序變化分為兩類,稱為抖動(dòng)和漂移

漫步:

●時(shí)間變化緩慢發(fā)生

●它是頻率為0到10Hz的抖動(dòng)-漂移通常是由溫度變化引起的.

抖動(dòng):

●時(shí)鐘抖動(dòng)會(huì)對系統(tǒng)造成許多不良影響,例如數(shù)據(jù)損壞和AC時(shí)序違規(guī).

●定時(shí)抖動(dòng)一直在降低電氣系統(tǒng)的性能,但是對更高數(shù)據(jù)速率和更低邏輯擺幅的驅(qū)動(dòng)使人們越來越關(guān)注其特性.

●表征對于幫助定義,識(shí)別和測量抖動(dòng)非常重要.需要設(shè)置合規(guī)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)規(guī)范.

所有電路都會(huì)有一些徘徊,通常不會(huì)引起太多關(guān)注.另一方面,JITTER會(huì)給許多開發(fā)人員帶來許多不眠之夜.

您可能聽說過幾種類型的抖動(dòng).

周期性,周期到周期,時(shí)間間隔,確定性,隨機(jī),模式相關(guān),有界,正弦和高斯,但基本上它們都屬于兩類.確定性或隨機(jī)性

確定性

●有時(shí)稱為周期性抖動(dòng).抖動(dòng)以循環(huán)方式重復(fù).它取決于模式,通常由耦合到系統(tǒng)中的外部確定性噪聲源引起,例如開關(guān)電源噪聲或強(qiáng)RF載波.它也可能由不穩(wěn)定的時(shí)鐘恢復(fù)PLL(鎖相環(huán))引起.

●周期性抖動(dòng)很難被拒絕,并且在大多數(shù)情況下,必須改進(jìn)時(shí)鐘源以消除由周期性抖動(dòng)引起的音調(diào).

●它總是以振幅為界,具有特定的原因.

串?dāng)_-EMI

-開關(guān)電源噪聲

-同步開關(guān)輸出(SSO)

-器件功能相關(guān)性

定期

看看上面的3個(gè)信號(hào).

●第一種是沒有抖動(dòng)的理想時(shí)鐘.

●第二個(gè)信號(hào)是正在調(diào)制的時(shí)鐘.

●第三個(gè)顯示調(diào)制功能.

當(dāng)函數(shù)為高時(shí),它會(huì)增加周期長度;當(dāng)函數(shù)為低時(shí),它從時(shí)鐘32.768K的周期長度中減去.您可以看到,如果要在11個(gè)周期內(nèi)進(jìn)行測量,您將獲得理想時(shí)鐘和抖動(dòng)時(shí)鐘的相同測量值.這就是為什么測量抖動(dòng)是如此困難,并采用特殊的測試設(shè)備來完成它.

隨機(jī)抖動(dòng)

隨機(jī)抖動(dòng)是無法預(yù)測的定時(shí)噪聲.它沒有可辨別的模式.它會(huì)隨著時(shí)間的推移而增加,并被稱為無界限,并將影響長期可靠性.

●原因包括:

△半導(dǎo)體晶體結(jié)構(gòu)的熱振動(dòng)(噪聲).

△白噪聲(由于半規(guī)則摻雜濃度而不是完美的價(jià)電子映射)

△處理異常

△閃爍噪聲(低頻應(yīng)用,通常在電阻器,二極管,晶體管和開關(guān)中找到).

測量時(shí)鐘抖動(dòng)

時(shí)鐘抖動(dòng)的真正衡量標(biāo)準(zhǔn)是時(shí)鐘晶振邊沿隨時(shí)間的精確位置.檢查邊緣位置的最直接方法是使用示波器.不幸的是,使用標(biāo)準(zhǔn)示波器測量的任何抖動(dòng)都是由于觸發(fā)不穩(wěn)定造成的.因此,即使使用非常好的示波器進(jìn)行直接波形測量也不是有效的抖動(dòng)測量.

使用高性能,寬帶寬示波器和高速時(shí)鐘抖動(dòng)分析軟件,對于獲得良好的時(shí)鐘抖動(dòng)測量至關(guān)重要.

這并不是說示波器不能用于觀察抖動(dòng).

在波形中,可以通過調(diào)整示波器以顯示一個(gè)完整的時(shí)鐘周期來估計(jì)其峰峰值.當(dāng)示波器在第一個(gè)邊沿觸發(fā)時(shí),可以在第二個(gè)邊沿上看到周期抖動(dòng).

請記住,測量的抖動(dòng)總是大于電路的真實(shí)抖動(dòng),因?yàn)闇y量的抖動(dòng)包括石英晶體振蕩器和示波器的抖動(dòng).

如何減少時(shí)鐘振蕩器抖動(dòng)

(從左到右)低抖動(dòng)/高質(zhì)量,中等,高抖動(dòng)/低質(zhì)量

通常稱為"眼圖",每個(gè)圖是由于噪聲或抖動(dòng)引起的邊緣放置的累積圖形畫像.理想情況下,采樣發(fā)生在"眼睛"的中心.隨著邊緣抖動(dòng)的增加,明顯的眼睛開始閉合.

數(shù)字信號(hào)傳輸質(zhì)量越好,眼睛應(yīng)該有更開放的白色空間.

●最終眼圖的白色空間的寬度簡單地稱為眼睛寬度.如果眼圖由足夠的樣本(數(shù)百萬和三百萬個(gè)三個(gè)時(shí)間段轉(zhuǎn)換)組成,則眼寬度是在任何給定時(shí)間段內(nèi)數(shù)據(jù)線穩(wěn)定的時(shí)間量的良好度量.這可以很好地了解允許的設(shè)置時(shí)間和保持時(shí)間.

●最終眼圖的白色空間的高度稱為眼高.如果眼圖由足夠的樣本組成(數(shù)百萬和數(shù)百萬個(gè)三個(gè)時(shí)間周期的過渡),則眼高可以告訴接收器的VIH和VIL需要在何處正確地采樣數(shù)據(jù).

理想的最小抖動(dòng)范圍屏幕截圖