信号完整性基础之十一——三种抖动分解方法.pdfVIP

理解力科SDA的三种抖动分解方法

张昌骏美国力科公司深圳代表处

在通讯和PC行业，高速串行信号越来越普及，在使用示波器测量和分析这类信号时，

通常要求测量总体抖动（Totaljitter，简称Tj）和固有抖动（Deterministicjitter，简称Dj），

验证是否满足相关规范的要求。

在力科SDA系列示波器中使用了“NormalizedQ-Scalemethod”（简称NQ-Scale方法）

来求解Tj。而Tj分解为固有抖动Dj和随机抖动Rj时，力科SDA提供了三种抖动分解方法，

分别为Conventional、effective、MJSQ，如下图所示。

图一：力科SDA的三种抖动分解方法

MJSQ方法在FibreChannel规范已有定义（MJSQ代表Methodologiesforjitterandsignal

qualityspecification），这种方法在串行数据的抖动分析中被广泛使用。在MJSQ文档中，Tj

是某一测量样本数量下的TIE抖动的峰峰值，由Rj和Dj组成，Dj是有边界的，而Rj是没

有边界的，其概率密度函数满足高斯分布。Tj的直方图使用dual-Dirac来建模。Dual-Dirac

模型是由两个满足高斯分布的脉冲组成，左右两个脉冲的均值为μL和μR，两个脉冲的标

准偏差都等于σ，Dj=μR-μL，Rj=σ，Tj@BER-12=14*Rj+Dj。如下图二所示。

图二：Dual-driac模型与MJSQ方法示意图

力科SDA中的MJSQ方法直接处理PDF概率密度函数，使用两个高斯分布的曲线分别

拟合TIE直方图的左右两边的尾部，调节高斯曲线的标准偏差让曲线能尽量拟合TIE直方

图的尾部。力科SDA的MJSQ分解方法基于传统的MJSQ方法进行了革新，两个高斯分

布的均值可以是不以Y轴对称的，标准偏差也可以是不相等的。拟合的两个高斯曲线的均

值之差为Dj，标准偏差的平均值为Rj。

Effective方法是直接对浴盆曲线（bathtubcurve）进

行分析，将Tj分解为Dj和Rj。这种方法与误码率测试仪

（BERT）的方法相同。在使用NQ-Scale方法得到不同

BER下的Tj后，由于Tj=Dj+α×Rj，在不同BER下的

系数α是已知，可以推算出不同BER下的Dj和Rj。如右

图所示，BER=10e-12时α=14.069，BER=10e-10时

α=12.723。

由于effective方法求解Dj和Rj与BERT相似，所以

使用这种方法的计算结果可以与BERT的进行对比。另外，

effective方法求解的Dj和Rj与MJSQ方法的非常相似。

图三：力科SDA中effective方法分解Tj

Conventional方法先计算Dj中的周期性抖动Pj（periodicjitter）、数据相关性抖动DDj

（datadependentjitter）和占空比失真DCD（dutycycledistortion），然后Dj=DDj+Pj，Rj=

(Tj–Dj)/14。在下图四的流程图中描绘了DDj、Pj、Tj、Rj的分析流程。

图四：力科SDA中Conventional方法分解Tj

在conventional方法中，首先计算出每个数据边沿和参考时钟的偏差，即TIE，把TIE

抖动随时间变化的趋势描绘为一条曲线（即TIEtrack，又称TIEtrend），对TIE追踪曲线做

快速傅立叶变换（FFT），得到TIE抖动的频谱，通常周期性抖动Pj和DDj是TIE频谱中的

峰值部分，随机抖动Rj是TIE频谱中的底部，其频谱范围非常宽。将代表Pj的抖动频谱部

分做反向傅立