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日志

Jitter总结(一)--- 20190928

热度 10已有 913 次阅读2019-9-28 17:54 |个人分类:SERDES|系统分类:芯片设计| Clock, Jitter, Definitions, and, Measurement, Jitter, Jitter, Jitter, Jitter, Jitter, Jitter, Jitter, Jitter, Jitter, Jitter, Jitter, Jitter, Jitter

Reference: ( SITime ) Clock Jitter Definitions and Measurement Methods

Jitter在时域上是时钟和理想时钟时钟沿的偏差,而产生的原因有很多,包括:器件噪声,供电电源噪声,外部干扰,负载的变化等等。

Jitter分类:
1. Cycle to Cycle Jitter
2. Period Jitter                    理解Jitter的基础,定义了被测时钟每个周期和理想周期的偏差
3. Long Term Jitter
4. Phase Jitter 
5. Time Interval Error(TIE) Jitter

Cycle to Cycle Jitter
        Defined in JEDEC Standard 65B,  Each Sample Size >=1000 cycles.
         被测时钟的相连两个周期差异,和理想时钟无关
应用场景:        
        1. 源同步的系统比较在乎Cycle to Cycle Jitter
        2. 扩频时钟(Spread Spectrum Clock 消除EMI)的通信应用中,被测试时钟的周期是变化的,Cycle to Cycle Jitter可以测试SSC的稳定度,或者说叫展频的线性度.
测试量:
        Peak Jitter  &&  RMS Jitter     测量值是Peak Jitter,而非Peak-Peak Jitter
测量方法:
       1.测量时钟相邻周期T1和T2,计算出T1-T2/T2-T1;
       2.随机测量下一组,重复1000次。
       3.计算出上述统计的标准差或者叫均方差(standard deviation)sqrt[( N - N的平均数)^2] 和 Peak Value(1000统计的最大值)。
       4.重复1,2,3和4 25次,求出25次的平均值即可。

Period Jitter
       Defined Standard 65B,  Eaach Sample Size > 10000 cycles
        Period Jitter虽然定义的是被测时钟和理想时钟翻转沿在时域的偏差,但是理想时钟其实是很难定义的,实际时钟产生和理想时钟的频率都是有偏差的。所以Period Jitter实际测量中是被测时钟周期的平均值。
        Period Jitter定义被测时钟的周期和被测时钟平均周期的偏差,T1-Taverage,T2-Taverage,T3-Taverage ....... TN-Taverage ......,也就是每一个周期和“理想周期”/“平均周期”的偏差.
        从数学公式上看,Cycle to Cycle Jitter就是Period Jitter的差分:(T1-Taverage)-(T2-Taverage)=T1-T2.

应用场景:
       Digital Systems: Setup Time 和 Hold Time 需要把时钟的Period Jitter考虑进去
测试量:
        Mean && Peak to Peak Jitter  &&  RMS Jitter 
测量方法:
       1.测量被测时钟时钟周期;
       2.随机测量下一个被测时钟周期,重复10000次。
       3.计算出上述统计的平均值,标准差(RMS Root Mean Square)或者叫均方差(standard deviation)sqrt[( N - N的平均数)^2] 和 Peak to Peak Value(10000统计的最大值-最小值)。
       4.重复1,2,3和4 25次,求出25次的平均值,RMS和Peak to Peak Jitter平均值即可

  Convert RMS Jitter to Peak to Peak Jitter
                                           Peak to Peak Period Jitter  =  N *  (RMS Jitter)
                      For Example:   RMS Jitter=10ps,   If Sample Size=10000, N=3.719,  Peak to Peak Jitter = +/- 37.19ps  
        样本数和N的关系是:N=10,N= +/-1.282;       N=100, N=+/-2.27;         N=1000, N=+/-3.09;
                                          N=10000, N=+/-3.719; N=100000, N=+/-4.265; N=1000000,N=+/-4.754;
                                          依次类推,+/-5.2; +/-5.612;  +/-5.998;  +/-6.362; +/-6.706;  +/-7.035;
                                                           
Long-Term Jitter                                             
        Long-Term Jitter有时也成为“累积抖动”,因为Long-Term Jitter是测试连续N个被测时钟周期的时钟沿和连续N个理想时钟周期的偏移。 N为多少就和应用有关。

应用场景:        
        1. 音视频系统。
        2. 测距仪等远程遥测试应用。
测试量:
        Mean && Peak-Peak Jitter  &&  Standard Deviation (RMS) Jitter 
测量方法:
       1.测量N个连续被测时钟周期,记录N个周期的时间之和( the time interval);
       2.随机测量下一组,重复1000次。
       3.计算出上述统计的平均值(Mean),标准差(standard deviation) 和 Peak to Peak Value。
       4.重复1,2,3和4 25次,求出25次的平均值即可。

Phase Jitter    
       Phase Jitter是通过Phase Noise在关心的频率范围内做积分得到的时域抖动。

应用场景:  通信系统

测试量:
      Standard Deviation (RMS) Jitter 
测量方法:
      *测试原理同计算公式。 

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