信號抖動   測量

ITU-T G.701標準對抖動的定義為：“抖動是指數字信號在短期內重要的瞬時變化相對于理想位置發生的偏移”。

還有一個跟抖動很類似的概念，即漂移。一般情況下，抖動是指發生得比較快的定時偏差，而漂移是指發生的比較慢得定時偏差。ITU把漂移和抖動之間的門限定義為10Hz，偏移頻率大于10Hz的叫抖動，小于10Hz的叫做漂移。

抖動可以分為隨機性抖動(RJ)和確定性抖動(DJ)，而確定性抖動又可以分為周期性抖動(PJ)、數據相關抖動(DDJ)和占空比抖動(DCD)三種，如下圖所示：

縮略語：

TJ：Total Jitter 總抖動
DJ：Deterministic Jitter 確定性抖動
RJ：Random Jitter 隨機抖動
PJ：Periodic Jitter 周期性抖動
DDJ：Data Dependent Jitter 數據相關抖動
DCD：Duty Cycle Distortion 工作周期抖動
TIE：Time Interval Error 時間區間誤差
RMS：Root Mean Square 均方根
ISI：Inter Symbol Interference 碼間干擾

1.隨機抖動(RJ)

隨機抖動產生的原因很復雜，很難消除。器件的內部熱噪聲，晶體的隨機振動，宇宙射線等都可能引起隨機抖動。

隨機抖動滿足高斯分布，在理論上是無邊界的，只要測試的時間足夠長，隨機抖動也是無限大的。高斯分布概率密度函數圖形如下圖所示。

所以隨機抖動的鋒-鋒值必須伴同誤碼率BER表示出來，RJRMS＝概率密度函數(pdf)的標準偏差:σ，隨機抖動的鋒-鋒值RJpk-pk=N*σ,按不同的BER，N不同，如下圖所示：

2.確定性抖動(DJ)

確定性抖動不是高斯分布，通常是有邊際的，它是可重復可預測的。信號的反射、串擾、開關噪聲、電源干擾、EMI等都會產生DJ。DJ的概率密度函數圖形如下圖所示:

1).周期性抖動(PJ)

以周期方式重復的抖動稱為周期性抖動，由于可以將周期波形分解為與諧波相關的正弦曲線的傅立葉級數，因此，這類抖動有時也稱為正弦抖動。周期抖動與數據流中任何定期重復的碼型無關，周期抖動一般是由耦合到系統中的外部確定的噪聲源引起的。可能的抖動源有：電源的EMI干擾與擴頻時鐘SSC的調制信號。

2).數據相關抖動(DDJ)

DDJ一般是由于電纜或設備的帶寬限制及阻抗不匹配造成的。DDJ分為DCD和ISI兩種。

DCD值是相對于額定值50%的占空比偏差，一般分兩種情況：

①信號的上升沿和下降沿的斜率不同；

②信號DC平均值發生變化而導致波形的判決門限高/低于應有值；

ISI又稱為DDJ數據相關抖動或PDJ碼型相關抖動。

因為阻抗不匹配導致信號發射。被發射的信號疊加在原信號上導致信號幅度增加而最終使轉換電平所耗費的時間更多，從而產生抖動。對經常切換的“1,0,1,0…”高頻信號，其衰減比連續的“1,1,1,1,0,0,0,0…”低頻信號大。所以長的連續不變碼會到達更高的電平，在跳變時需要更多的時間才能到達門限電平，導致信號抖動。因為這個抖動的幅度與碼型相關，所以又稱碼型相關抖動。

總抖動鋒-鋒值：TJpk-pk=(N*RJRMS)+DJpk-pk

信號抖動值的測量主要分為時鐘、并行總線和高速串行數據三大類。時鐘抖動的測量指標有：Period Jitter (周期抖動)，Cycle to Cycle Jitter (周期間抖動)，N-Cycle Jitter (N個周期后抖動)，TIE (時間間隔誤差)四種；并行總線以及其它所有的源同步數據總線中的數據與時鐘相關抖動的測量指標有：Setup/Hold time jitter(建立/保持時間抖動)，Clk-out time jitter，Crossover Voltage Jitter(差分交點電壓抖動)三種；高速串行數據的抖動測量主要PLL TIE。    

1).Period Jitter

周期性抖動測量主要是針對時鐘信號，它測量實時時鐘的每一個周期，然后對實際時鐘周期進行數據統計，最后根據概率統計，給出該時鐘周期大小的分布規律，此測量將顯示信號的整體質量。測量Period Jitter必須指定一定的采樣周期數，不同的周期數，抖動的PK-PK值是不同的，JEDEC要求的采樣數最少為10000個。測量統計過程如下圖所示：

2).Cycle to Cycle Jitter

Cycle to Cycle Jitter 是測量任意兩個相鄰周期間信號的周期變化量，通周期性抖動一樣，測量周期間抖動也必須指定一定的周期數才能確定抖動的鋒-鋒值，JEDEC中要求最少采樣1000個周期。測量統計過程如下圖所示：

3). N-Cycle Jitter