Дрожание фронтов (джиттер)
Измерение и спецификация джиттера
Измерение и определение параметров джиттера с использованием кривой фазовых шумов для кварцевого генератора, содержащего только источники случайного джиттера, обладает несколькими преимуществами перед обычными измерениями во временной области с использованием высокоскоростных осциллографов с цифровой дискретизацией (Digital Sampling Oscilloscope - DSO).
Недостатки использования DSO:
- Характеристики джиттера самого генератора часто гораздо лучше, чем результирующая нестабильность от воздействия джиттера внутреннего тактового генератора DSO, неопределенности точки переключения DSO и невразумительного метода программной обработки данных.
- Ширина полосы измерений при использовании DSO неизвестна. Например, по спецификации Belcore любой “джиттер” ниже 10Гц считается просто колебанием, а не джиттером.
- 1.DSO может дать характеристику только полного джиттера. В ней невозможно выделить отдельные участки, представляющие повышенный интерес.
Преимущества измерения на освове графика фазовых шумов:
- Абсолютная непределенность измерений составляет всего ±2 дБ при использовании системы измерения фазовых шумов фирмы HP. То, что вы измерите, будет только фазовым шумом (джиттером), а не измерениями введенных ошибок.
- Ширина полосы измерений точно определена как часть измерений.
- Может быть точно определён вклад в общий джиттер от любого участка полосы частот.
Преобразование фазового шума в джиттер
Кривая измеренных фазовых шумов разбивается на участки постоянного наклона (см. идеализированную кривую фазовых шумов на Рис. 32).
Эти участки интегрируются и суммируются, давая в итоге эквивалентную единственную боковую полосу частот на максимальной частоте интегрирования. Теперь можно рассматривать генератор как идеальный источник с вращающимся на конце вектором шума.
Затем вычисляется среднеквадратичное значение (RMS) джиттера в градусах как максимальный угол между результирующим вектором и вектором несущей частоты. Для нахождения временного параметра эта фаза делится на 360 градусов и умножается на величину периода несущей частоты.
RMS джиттера в пикосек = угол/360 * T
При использовании гауссового распределения (как на Рис. 33) после соответствующих математических преобразований RMS значение джиттера можно преобразовать в пиковое значение джиттера для определенного периода выборки или в ожидаемую ошибку на бит для данного размера выборки и т.д. На Рис. 34 показан пример грфика типичного фазового шума, преобразованного во временной джиттер.
Такое преобразование для реального генератора с частотой 63.8976МГц без умножения показывает, что 99% вклада в общий джиттер дают фазовые шумы на частотах от 10Гц до 100Гц. Это приводит к тому, что, например, совершенно бессмысленно задавать требование -150дБс на частоте 1Кгц, поскольку это практически не повлияет на общий уровень джиттера.