Jitter时钟&数据抖动简介

什么是Jitter?

Jitter被定义为在时域上一个时钟与理想时钟的偏差,随着通信系统的时钟频率提高,抖动越来越被重视,它主要产生于晶体震荡和PLL内部电路,与外部布线无关,另外与器件噪声、供电电源噪声、外部干扰、负载有关,这些因素造成的抖动会限制器件I/O口的最大速率。随着TV的分辨率、刷新率提高,数据传输速度也已达到GHz级别,因此jitter也是评估信号质量的重要指标。


Jitter的分类

主要有三种,分别为周期抖动、相邻周期抖动、累积抖动

周期抖动(period jitter)

指的是时钟或数据周期的宽度实际值与理想值之差,这是最早最直接的一种测量抖动的方式。这一指标说明了时钟信号每个周期的变化。一般在数字电路(如MCU、CPU)应用中会参考这种jitter的峰峰值

相邻周期抖动(cycle to cycle jitter)

此类方法测量的是相邻两个实际的时钟或数据周期之差,然后对周期抖动应用一阶差分运算得出。这类jitter不需要参考理想时钟,一般在并行接口应用中使用,对分析锁相环性质的时候有重大意义

累积抖动(TIE jitter)

测量时钟和数据的每个活动边沿与其理想位置有多大偏差,它使用参考时钟提高理想的边沿,在时钟频率低于数据速率的场景会关心累计抖动。此类方法可以说明周期抖动在各个时期的累计效应



如何测量jitter?

测量jitter首先需确保示波器有足够的带宽、信噪比、分辨率、时间准确度和信号保真度,以减少测量误差。

其次在测量数据抖动时,需手动调整让数据流以一定规律重复发送


使用差分对测量高速信号,以lecory示波器为例,使用measure测量差分信号的period,如图所示

F1所示就是对差分信号计算的每个周期宽度,横轴为时间,纵轴为对应的周期周期宽度

从图中可以看出当前采样数为100K,平均周期宽度为323.9ps,峰峰值为32.7ps


影响jitter的因素,如何抑制?

影响jitter的因素有晶体震荡和PLL内部电路、与器件噪声、供电电源噪声、外部干扰、负载有关,与外部线路无关。这些因素分为确定性jitter和随机性jitter。

TV产品中,因供电电源较多,电源噪声对jitter的影响是较大的,以Novatek 的TV产品为例,在设计过程中,需要关注1.8V、3.3V、1.1V电源的纹波,以及相互之间的串扰,当出现线路串扰,可通过辨别信号噪声特性找到噪声源,并加以抑制。

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