抖动在眼图中的现象如下
图11:眼图-抖动示意图
什么是抖动分析?
眼图分析偏直观和感性认识,而抖动分析可以将系统性能做进一步的分析和测量,以提升高速电路的时序冗余度。常用波形直方图统计、时间间隔误差 (TIE) 直方图、TIE 趋势图和抖动频谱图等方法进行抖动分析。
时间间隔误差分析方法
时间间隔误差TIE (Time Interval Error),表示时钟的每个有效沿相对于理想位置的变化。TIE示意图如下所示:
图12:抖动TIE示意图
以时间为横坐标,TIE [i]值为纵坐标可以得到TIE trend(趋势图)的时域波形,如下图中的紫色曲线。统计TIE这个数组中所有值的分布情况可以TIE的直方图,如下图中橙色直方图,横坐标为TIE值的范围,纵坐标为不同TIE值对应的统计点个数。
图13:TIE跟踪和柱状图
抖动有哪些分类?
通过TIE直方图分析可知,抖动主要分为确定性抖动Dj (Deterministic Jitter)和随机抖动Rj(Random Jitter)。
图14:抖动分解示意图
随机抖动
随机抖动符合高斯型分布,源可能是热噪声、散粒噪声、随机噪声,非平稳干扰。
图15:抖动-随机抖动典型PDF
确定性抖动
是非高斯分布并且有界,确定性抖动的PDF函数呈现离散分布。可能是带宽限制、反射、串扰、EMI、地面反弹、周期调制产生。
图16:抖动-确定性抖动典型PDF
浴盆曲线分析
浴盆曲线表示眼图开度与误码率BER的关系。在许多串行通信标准中,工作在最大误码率(BER)10-12已经成为一个实际要求。
如下图所示,浴盆曲线的Y轴是误码率,X轴是采样时刻,范围是一个码元周期(1UI)。浴盆曲线的纵坐标是一个对数坐标,表示了采样时刻和误码率之间的关系。
图17:浴盆曲线示意图
确定性抖动形成浴盆曲线近似平坦的水平部分(金色区域),而斜坡部分(蓝色区域)由随机抖动Random Jitter形成。
如上图所示,当采样时刻位于跳变沿或其附近时,BER是0.5。随着采样时刻不断向中间移动,误码率逐渐降低,正如我们所知道的那样,单位间隔的中间通常是最佳的采样时刻。浴盆曲线显示出在感兴趣的误码率水平下的传输误差范围。浴盆曲线的两条线与TIE直方图的尾部高斯函数直接相关的。总体抖动计算公式如下:
浴盆曲线建立了误码率与抖动之间的联系,但是需要注意的是,浴盆曲线不是为了测算误码率,而是测试不同误码率情况下的总体抖动。从形成上来说,将一个总体抖动直方图从中间进行切分,右半边搬到左边,左半边搬到右边就可以得到我们想要的浴盆曲线。