數(shù)字工程師不得不看——抖動和相位噪聲
發(fā)布時(shí)間:2015-06-26 責(zé)任編輯:sherry
【導(dǎo)讀】抖動反映的是數(shù)字信號偏離其理想位置的時(shí)間偏差。高頻數(shù)字信號的bit周期都非常短,一般在幾百ps甚至幾十ps,很小的抖動都會造成信號采樣位置電平的變化,所以高頻數(shù)字信號對于抖動都有嚴(yán)格的要求。這里就重點(diǎn)講解下射頻中的抖動和相位噪聲。
正文如下:
實(shí)際信號的很復(fù)雜,可能既有隨機(jī)抖動成分(RJ),也有不同頻率的確定性抖動成分(DJ)。確定性抖動可能由于碼間干擾或一些周期性干擾引起,而隨機(jī)抖動很大一部分來源于信號上的噪聲。下圖反映的是一個(gè)帶噪聲的數(shù)字信號及其判決閾值。一般我們把數(shù)字信號超過閾值的狀態(tài)判決為“1”,把低于閾值的狀態(tài)判決為“0”,由于信號的上升沿不是無限陡的,所以垂直的幅度噪聲就會造成信號過閾值點(diǎn)時(shí)刻的左右變化,這就是由于噪聲造成信號抖動的原因。
要進(jìn)行信號抖動的分析,最常用的工具是寬帶示波器配合上響應(yīng)的抖動分析軟件。示波器里的抖動分析軟件可以方便地對抖動的大小和各種成分進(jìn)行分解,但是示波器由于噪聲和測量方法的限制,很難對亞ps級的抖動進(jìn)行精確測量。現(xiàn)在很多高速芯片對時(shí)鐘的抖動要求都在1ps以下甚至更低。這就需要借助于其它的測量方法比如相位噪聲(phase noise)的測量方法。
我們知道抖動是時(shí)間上的偏差,它也可以理解成時(shí)鐘相位的變化,這就是相位噪聲。對于時(shí)鐘信號,我們觀察其基波的頻譜分布。理想的時(shí)鐘信號其基波的頻譜應(yīng)該是一根很窄的譜線,但實(shí)際上由于相位噪聲的存在,其譜線是比較寬的一個(gè)包絡(luò),這個(gè)包絡(luò)越窄,說明相位噪聲(抖動)越小,信號越接近理想信號。下圖是一個(gè)真實(shí)時(shí)鐘信號的頻譜,信號的基波在2.5GHz,我們觀察2.5GHz附近10MHz帶寬的頻譜。我們可以看到首先信號的頻譜不是一根很窄的譜線,其譜線有展寬(隨機(jī)噪聲的影響),其次上面疊加的還有一些特定頻率的干擾(確定性抖動的影響)。
為了更方便觀察低頻的干擾,在相位噪聲測量中通常會以信號的載波頻率為起點(diǎn),把橫坐標(biāo)用對數(shù)顯示,其橫坐標(biāo)反映的是離信號載波頻率的遠(yuǎn)近,縱坐標(biāo)反映的是相應(yīng)頻點(diǎn)的能量和信號載波能量的比值。這個(gè)比值越小,說明除了載波以外其它頻率成分的能量越小,信號越純凈。要進(jìn)行時(shí)鐘信號的相位噪聲精確測量使用的儀器是信號源分析儀,信號源分析內(nèi)部有特殊的電路,通過兩個(gè)獨(dú)立本振的多次相關(guān)處理可以把自身本振的相位噪聲壓得非常低,從而可以進(jìn)行精確的相位噪聲測量。
對于很多晶振產(chǎn)生的時(shí)鐘來說,其抖動中的主要成分是隨機(jī)抖動。如果我們把相位噪聲測試結(jié)果里不同頻率成分的相位噪聲能量進(jìn)行積分的話,我們就能夠得到隨機(jī)抖動。通過信號源分析儀對相位噪聲測量然后對一定帶寬內(nèi)的能量進(jìn)行積分,我們就可以得到精確的隨機(jī)抖動測量結(jié)果。信號源分析儀能測量到的最小抖動可以到fs級。
特別推薦
- 兆易創(chuàng)新GD32F30x STL軟件測試庫獲得德國萊茵TüV IEC 61508功能安全認(rèn)證
- 芯科科技第三代無線開發(fā)平臺引領(lǐng)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展
- MSO 4B 示波器為工程師帶來更多臺式功率分析工具
- 艾為電子推出新一代高線性度GNSS低噪聲放大器——AW15745DNR
- 瑞薩發(fā)布四通道主站IC和傳感器信號調(diào)節(jié)器, 以推動不斷增長的IO-Link市場
- e絡(luò)盟現(xiàn)貨供應(yīng) Abracon 新推出的 AOTA 系列微型鑄型電感器
- 加賀富儀艾電子推出支持Wi-Fi 6和藍(lán)牙的無線局域網(wǎng)/藍(lán)牙組合模塊
技術(shù)文章更多>>
- 一文掌握UV LED在空凈消殺領(lǐng)域的主要應(yīng)用
- 聚焦汽車智能化與電動化︱AUTO TECH 2025 華南展11月,已全面啟動,邀您共精彩!
- 【“源”察秋毫系列】 Keithley在碳納米管森林涂層纖維復(fù)合材料的應(yīng)用
- 數(shù)字驅(qū)動工業(yè),智能賦能制造 AMTS & AHTE SOUTH CHINA 2024同期會議全公開!
- 團(tuán)體觀展招募!104CEF開啟組團(tuán)觀眾通道,解鎖更多禮遇
技術(shù)白皮書下載更多>>
- 車規(guī)與基于V2X的車輛協(xié)同主動避撞技術(shù)展望
- 數(shù)字隔離助力新能源汽車安全隔離的新挑戰(zhàn)
- 汽車模塊拋負(fù)載的解決方案
- 車用連接器的安全創(chuàng)新應(yīng)用
- Melexis Actuators Business Unit
- Position / Current Sensors - Triaxis Hall
熱門搜索
車載以太網(wǎng)
車載娛樂
充電
充電電池
充電器
充電樁
觸控屏
觸控顯示
觸摸開關(guān)
傳感技術(shù)
傳感器
傳感器模塊
船型開關(guān)
串聯(lián)電阻公式
創(chuàng)智成
磁傳感器
磁環(huán)電感
磁敏三極管
磁性存儲器
磁性元件
磁珠電感
存儲器
大功率管
單向可控硅
刀開關(guān)
等離子顯示屏
低頻電感
低通濾波器
低音炮電路
滌綸電容