PLLjitter

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Jitter知识

Jitter知识

Jitter知识Jitter知识Charles AltmannChapter 1:什么是jitter1) 什么是jitter所谓jitter就是⼀种抖动。

具体如何解释呢?让我们来看⼀个例⼦。

假如你有个⼥友,你希望她每天晚上下班之后7点来找你,⽽有的时候她6:30到,有的时候是7:23,有的时候也许是下⼀天。

这种时间上的不稳定就是jitter。

如果你多观察这种时间上的不规律性,你会对jitter有更深⼀些的理解。

在你观察的这段期间内,⼥友最早和最晚到来的时间被称为“jitter全振幅”(peak to peak jitter amplitude)。

“jitter半振幅”(jitter-amplitude)就是你⼥友实际来的时间和7点之间的差值。

⼥友来的时间有早有晚,jitter半振幅也有正有负。

通过计算,你可以找出jitter半振幅的平均值,如果你能够计算出你⼥友最有可能在哪个时间来,你就可以发现⼥友来的时间是完全⽆规律的(随机jitter radeom jitter)还是和某些特定事情有关系(关联jitter correlated jitter)。

所谓关联jitter就是⽐如你知道你的⼥友周四要晚来,因为她要去看她的妈妈。

如果你能彻底明⽩这点,你就已经是⼀个correlated jitter的专家了。

2) 什么是时基抖动(Clock jitter)在数字⾳频中,我们要直接和数字信号的发送与传输打交道。

声⾳以⼆进制编码被储存在光盘或者DAT卡带中,在回放⾳乐的时候,这些010101的信号被送进DA转换器(Digital-Analog converter)并被还原为模拟波形信号;在录制数字⾳频的时候,⼀个参考时钟信号会和⾳频信息⼀起被送进AD转换器(Analog-Digital converter),转换器把模拟信号转换为0101的数字信号并且记录下来。

数字信号总是和⼀个参考时钟信号⼀起传送并且记录,⼀些数字⾳频传输格式如S/PDIF和AES/EBU,它们在⼀个信号中同时传送数据和时钟。

锁相环(PLL)原理及其应用中的七大常见问题

锁相环(PLL)原理及其应用中的七大常见问题


当 VCO/VCXO 的控制电压超出了 Vp,或者非常接近 Vp 的时候,就需要用有源滤波器。在对 环路误差信号进行滤波的同时,也提供一定的增益,从而调整 VCO/VCXO 控制电压到合适的 范围。 问:PLL 对于 VCO 有什么要求?以及如何设计 VCO 输出功率分配器? 答:选择 VCO 时,尽量选择 VCO 的输出频率对应的控制电压在可用调谐电压范围的中点。 选用低控制电压的 VCO 可以简化 PLL 设计。 问:如何设置电荷泵的极性? 答:在下列情况下,电荷泵的极性为正。 环路滤波器为无源滤波器,VCO 的控制灵敏度为正(即,随着控制电压的升高,输出频率增 大)。 在下列情况下,电荷泵的极性为负。环路滤波器为有源滤波器,并且放大环节为反相放大; VCO 的控制灵敏度为正。环路滤波器为无源滤波器,VCO 的控制灵敏度为负;PLL 分频应用, 滤波器为无源型。即参考信号直接 RF 反馈分频输入端,VCO 反馈到参考输入的情况。 问:为何我的锁相环在做高低温试验的时候,出现频率失锁? 答:高低温试验失败,可以从器件的选择上考虑,锁相环是一个闭环系统,任何一个环节上 的器件高低温失效都有可能导致锁相环失锁。先从 PLL 频率合成器的外围电路逐个找出原 因,如参考源(TCXO,)是否在高低温试验的范围之内? 问:非跳频(单频)应用中,最高的鉴相频率有什么限制? 答:如果是单频应用,工程师都希望工作在很高的鉴相频率上,以获得最佳的相位噪声。数 据手册都提供了最高鉴相频率的值,另外,只要寄存器中 B > A,并且 B > 2,就可能是环 路锁定。通常最高频率的限制是:这里 P 为预分频计数器的数值。
问:环路滤波器采用有源滤波器还是无源滤波器? 答:有源滤波器因为采用放大器而引入噪声,所以采用有源滤波器的 PLL 产生的频率的相 位噪声性能会比采用无源滤波器的 PLL 输出差。因此在设计中我们尽量选用无源滤波器。 其中三阶无源滤波器是最常用的一种结构。 PLL 频率合成器的电荷泵电压 Vp 一般取 5V 或者稍高,电荷泵电流通过环路滤波器积分后 的最大控制电压低于 Vp 或者接近 Vp。如果 VCO/VCXO 的控制电压在此范围之内,无源滤波 器完全能够胜任。

PLL带宽对抖动的影响

PLL带宽对抖动的影响

PLL带宽对高速串行数据眼图测试结果的影响摘要:在今天的崭新的数字世界中,高速串行数据传输应用日益普遍。

眼图(Eye Diagram)分析是高速串行数据分析的重要手段之一。

本文就设置不同的串行数据时钟恢复带宽对眼图测试结果的影响做一些简单的分析。

关键词:CDR(时钟恢复),PLL(锁相环), Eye Diagram(眼图),Jitter(抖动),TIE Jitter(时间间隔误差抖动),PCI-Express,SATA.0.引言在今天的高速数据传输系统中,串行数据传输正日益普遍,比如PCI-Express, XAUI,SATA等。

串行数据传输有两个主要特点:一,广泛采用差分信号进行数据传输。

二,没有专门的时钟传输线路,时钟嵌入在数据里。

因此,在系统接收端内部需要时钟恢复电路。

接收端时钟恢复方法最常用的是锁相环Phase Locked Loop(PLL)和Phase Interpolator(PI)两种方法。

图1 典型计算机系统总线架构示意图相对而言,PLL方法应用更为广泛。

下图为一种典型的基于锁相环PLL(Phase Locked Loop,简称PLL)的时钟恢复电路框图:图2 串行数据时钟恢复电路框图1.CDR 与PLL 简介锁相环PLL 的作用简单的来说是产生一个内部信号,去锁住输入信号的相位.谈两个信号的相位的前提条件是两个信号的频率一样,这样才有意义。

因此锁相环也是锁频回路.假定一固定频率信号:输入PLL ,PLL 输出信号:由上述结论得到:但相位是否相等呢?答案是否定的.正确结果是两个是两个信号的相位差是一个定值,其值和起始频率差有关.所以有了第二个重要概念:“锁相不是指相位相同,而是相位差是定值”. 锁相环PLL 的组成如下图所示: VCOLPFx(t)y(t)PD图3 PLL 功能块示意图VCO::压控振荡器LPF :环路滤波器PD :鉴相器 鉴相器将输入信号与VCO 输出信号进行对比。

高级篇:第2章altera器件高级特性与应用

高级篇:第2章altera器件高级特性与应用

高级篇:第2章altera器件高级特性与应用展开全文高级篇:第2章 altera器件高级特性与应用发布时间:2010-06-23 16:09:11主要内容:. 时钟管理;. 片内存储器;. 数字信号处理;. 片外高速存储器;. 高速差分接口和DPA;. 高速串行收发器。

2.1 时钟管理分析设计中经常遇到的时序问题,介绍如何利用altera的时钟资源和PLL来有效地管理时钟,解决设计中的时序问题。

时序问题:时钟偏斜(skew)和抖动(jitter)时钟偏斜skew是指在时钟分配系统中各个时钟末端(器件内部触发器的时钟输入端)的时钟相位不一致的现象,是同一时钟源分不到不同时钟目的端的延时差。

主要由两个原因造成:一是时钟源之间的偏差,例如同一个PLL所输出的不同的时钟信号之间的偏斜;另一个是时钟分配网络的偏斜。

时钟偏斜是永远存在的,但是其大到一定程度,就会严重影响设计的时序,因此需在设计中尽量减小其影响。

时钟抖动是指时钟边沿的输出位置和理想情况存在一定的误差, 理想的时钟周期与实际的时钟周期的差别。

抖动一般可以分为确定性抖动和随机抖动,确定性抖动一般比较大,而且可以追踪到特定的来源,如信号噪声、串扰、电源系统和其他类似的来源;随机抖动一般是由环境内的因素造成的,如热干扰和辐射等,往往难以追踪。

实际环境中任何时钟都存在一定的抖动,而当时钟的抖动大到影响设计时序时就不可接受,应予以减弱。

时序余量(Timing Margin):在一个同步设计中,可以说时序决定一切。

在设计内部的时序余量时,工程师通常会考虑的一些延时因素是:源触发器的时钟到输出延时MicroTco,触发器到触发器的走线延时Tlogic,目的触发器的建立时间MicroTsu和保持时间MicroTh。

假设设计规格需要跑的时钟周期为T,因此需要满足时钟建立的要求:MicroTco + Tlogic +MicroTsu <= T同时也需要满足目的端触发器的保持时间MicroTh要求。

Jitter

Jitter

数字音频的基本原理就是把连续的模拟信号在离散的时间点上进行采样(Sampling),进而形成数字化的信息。

时间是信号数字化的最重要的因素之一,采样和重放的时间准确度在很大程度上决定了模拟-数字转换(ADC)以及数字-模拟转换(DAC)的质量。

------什么是jitter?时间准确度可以分为两类:长期准确度和短期准确度。

长期准确度是指时钟频率偏离绝对值的多少,一般用ppm(百万分之多少)来表示。

石英晶体振荡器可以很容易地达到几十ppm到1个ppm以下的准确度。

长期准确度对声音不会造成可闻的影响。

短期准确度也就是抖动(jitter),它是一种时钟相位瞬态的变化,如图所示:Jitter的测量一般使用真实时钟信号抖动的时间来衡量,一般用到的单位是ps(10的负12次方秒)或ns(10的负9次方秒)。

测试的指标还可以详细分为周期抖动(Period jitter)和绝对抖动(Absolute jitter)。

Jitter的影响Jitter制造出数字音频信号的失真。

一个简单的固定频率正弦波jitter(频率是Fj)会在一个正弦波音频信号(频率是Fa)中加入两个失真信号,其频率分别是Fa-Fj和Fa+Fj。

下图描述了一个10khz的音频信号在一个1khz jitter的作用下,生成了9khz和11khz的失真(边带)信号。

如果这个jitter信号的频谱从1khz到4khz平均分布,那么就会造成一个更宽频谱的失真信号:上述的单频和广谱jitter是与音乐信号无关的。

如果jitter与音乐信号相关,就会制造出很多的高次谐波失真。

下图描述了一个2khz的信号,jitter被信号的MSB调制所带来的高次谐波失真。

Jitter的频谱是一个非常复杂的问题。

同样大小的jitter,如果频谱是不同的,则会对声音带来不一样的影响,但是关于这个话题,能找到的资料不是很多。

Jitter的大小究竟多少Jitter才是我们能接受的呢?在上述的单频jitter模型中,jitter造成的失真大小为:Rj=20log((3.1416*J*Fa)/2)其中J是jitter的大小,单位是秒,Fa是音频信号的频率,计算出的Rj就是失真信号的分贝(db)。

Jitter_数字信号抖动的测试

Jitter_数字信号抖动的测试
f 右上方显示光标值
f 此图是频谱图,从图上
可以很容易的分析出抖 动的频率分布情况,从 而帮助找到抖动的根 源,去除抖动,指导电 路调试。
35
浴盆曲线分析
f 水平轴显示 BER Eye
Opening,垂直轴为累 积的bit数
f 此图显示误码率及累积
次数的曲线图,从图上 可以很容易的分析出 BER必须使用很 长存储深度捕获数据, 才能发现数据的变化规 律
29
周期趋势统计分析
f 水平轴显示每一个测量
点,垂直轴为测量的数 值
f 右上方显示光标值
f 此图可呈现每一个周期
的抖动偏移量,从而了 解此时钟信号的周期趋 势
30
抖动滤波(Jitter3 V2新功能)
31
滤波器模型
可以根据需要设置滤波器模型的 参数,对时间趋势图或周期趋势图 进行低通滤波,带通滤波,高通滤 波分析不同频段的抖动趋势。
32
抖动滤波应用:用5MHz的截止频率进行低通滤波
33
抖动滤波应用: 用35K的截止频率进行低通滤波
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抖动频谱统计分析-追溯抖动根源
f 水平轴显示抖动频率,
垂直轴为每一个频率点 抖动幅度
直方图(Histogram)统计分析 时间趋势(Time Trend)统计分析 周期趋势(Cycle Trend)统计分析 抖动频谱(Spectrum)统计分析 浴盆曲线(BathTub)统计分析
25
测量参数
f TDS7000系列示波器配合
TDSJit3应用软件
f 测量参数包括: – 时钟(10项) – 数据(4项) – 时钟-数据(3项) – 通用(8项) 共 4类25项参数 f 一次可同时测量任意6项参
15

精选ChinesePLLjitter资料

精选ChinesePLLjitter资料

Data Input
Phase Detector
Phase Error Amplifier
Voltage Controlled Oscillator (VCO)
Recovered Clock
压控振荡器(VCO)可以跟踪信号抖动
Closed loop gain out A(s) G(s) G(s) e j(s) in 1 A(s)
Data Input
Phase Detector
Phase Error Amplifier
Voltage Controlled Oscillator (VCO)
Recovered Clock
鉴相器有效地提取输入信号中的抖动,调节压控振荡器(VCO)以跟踪输入抖 动
抖动跟踪是频率相关的
Closed loop gain out A(s) G(s) G(s) e j(s) in 1 A(s)
频谱线显示了周期抖动成分
1E-6
Jitter Spectrum
扩频时钟SSC和其谐波
100E-9
10E-9
Seconds (rms)
1E-9
100E-
1 MHz 周期抖动PJ (和
12
谐波)
10E-12
1E-12
100E15
10E-15
1E-15 1E+3
33 kHz
10E+3
100E+3
1 MHz
Data Input
Phase Detector
Phase Error Amplifier
Voltage Controlled Oscillator (VCO)
Recovered Clock

抖动种类

抖动种类

TU-T G.701标准对抖动的定义为:“抖动是指数字信号在短期内重要的瞬时变化相对于理想位置发生的偏移”。

还有一个跟抖动很类似的概念,即漂移。

一般情况下,抖动是指发生得比较快的定时偏差,而漂移是指发生的比较慢得定时偏差。

ITU把漂移和抖动之间的门限定义为10Hz,偏移频率大于10Hz的叫抖动,小于10Hz的叫做漂移。

抖动可以分为随机性抖动(RJ)和确定性抖动(DJ),而确定性抖动又可以分为周期性抖动(PJ)、数据相关抖动(DDJ)和占空比抖动(DCD)三种,如下图所示:缩略语:TJ:Total Jitter 总抖动DJ:Deterministic Jitter 确定性抖动RJ:Random Jitter 随机抖动PJ:Periodic Jitter 周期性抖动DDJ:Data Dependent Jitter 数据相关抖动DCD:Duty Cycle Distortion 工作周期抖动TIE:Time Interval Error 时间区间误差RMS:Root Mean Square 均方根ISI:Inter Symbol Interference 码间干扰1.随机抖动(RJ)随机抖动产生的原因很复杂,很难消除。

器件的内部热噪声,晶体的随机振动,宇宙射线等都可能引起随机抖动。

随机抖动满足高斯分布,在理论上是无边界的,只要测试的时间足够长,随机抖动也是无限大的。

高斯分布概率密度函数图形如下图所示。

所以随机抖动的锋-锋值必须伴同误码率BER表示出来,RJRMS=概率密度函数(pdf)的标准偏差:σ,随机抖动的锋-锋值RJpk-pk=N*σ,按不同的BER,N不同,如下图所示:2.确定性抖动(DJ)确定性抖动不是高斯分布,通常是有边际的,它是可重复可预测的。

信号的反射、串扰、开关噪声、电源干扰、EMI等都会产生DJ。

DJ的概率密度函数图形如下图所示:1).周期性抖动(PJ)以周期方式重复的抖动称为周期性抖动,由于可以将周期波形分解为与谐波相关的正弦曲线的傅立叶级数,因此,这类抖动有时也称为正弦抖动。

锁相环常见问题解答讲解

锁相环常见问题解答讲解

ADI官网下载了个资料,对于PLL学习和设计来说都非常实用的好资料,转发过来,希望对大家有帮助(原文链接/zh/content/cast_faq_PLL/fca.html#faq_pll_01)∙参考晶振有哪些要求?我该如何选择参考源?∙请详细解释一下控制时序,电平及要求?∙控制多片PLL芯片时,串行控制线是否可以复用?∙请简要介绍一下环路滤波器参数的设置?∙环路滤波器采用有源滤波器还是无源滤波器?∙PLL对于VCO有什么要求?以及如何设计VCO输出功率分配器?∙如何设置电荷泵的极性?∙锁定指示电路如何设计?∙PLL对射频输入信号有什么要求?∙PLL芯片对电源的要求有哪些?∙内部集成了VCO的ADF4360-x,其VCO中心频率如何设定?∙锁相环输出的谐波?∙锁相环系统的相位噪声来源有哪些?减小相位噪声的措施有哪些?∙为何我测出的相位噪声性能低于ADISimPLL仿真预期值?∙锁相环锁定时间取决于哪些因素?如何加速锁定?∙为何我的锁相环在做高低温试验的时候,出现频率失锁?∙非跳频(单频)应用中,最高的鉴相频率有什么限制?∙频繁地开关锁相环芯片的电源会对锁相环有何影响?∙您能控制PLL芯片了么?,R分频和N分频配置好了么?∙您的晶振输出功率有多大?VCO的输出功率有多大?∙您的PFD鉴相极性是正还是负?∙您的VCO输出频率是在哪一点?最低频率?最高频率?还是中间的某一点?VCO 的控制电压有多大?∙您的PLL环路带宽和相位裕度有多大?∙评价PLL频率合成器噪声性能的依据是什么?∙小数分频的锁相环杂散的分布规律是什么?∙到底用小数分频好还是整数分频好?∙ADI提供的锁相环仿真工具ADISimPLL支持哪些芯片,有什么优点?∙分频–获得高精度时钟参考源?∙PLL,VCO闭环调制,短程无线发射芯片?∙PLL,VCO开环调制?∙时钟净化----时钟抖动(jitter)更小?∙时钟恢复(Clock Recovery)?问题:参考晶振有哪些要求?我该如何选择参考源?答案:波形:可以使正弦波,也可以为方波。

Jitter及其测试技术介绍

Jitter及其测试技术介绍

Jitter及其测试技术介绍本文主要介绍时间抖动(jitter)的概念及其分析方法。

在数字通信系统,特别是同步系统中,随着系统时钟频率的不断提高,时间抖动成为影响通信质量的关键因素。

一、时间抖动的概念在理想情况下,一个频率固定的完美的脉冲信号(以1MHz为例)的持续时间应该恰好是1us,每500ns有一个跳变沿。

但是这种信号并不存在。

如图1所示,信号周期的长度总会有一定变化,从而导致下一个沿的到来时间不确定。

这种不确定就是抖动。

抖动是对信号时域变化的测量结果,它从本质上描述了信号周期距离其理想值偏离了多少。

在绝大多数文献和规范中,时间抖动(jitter)被定义为高速串行信号边沿到来时刻与理想时刻的偏差,所不同的是某些规范中将这种偏差中缓慢变化的成分称为时间游走(wander),而将变化较快的成分定义为时间抖动(jitter)。

1.1.时间抖动的分类抖动有两种主要类型:确定性抖动和随机性抖动。

确定性抖动是由可识别的干扰信号造成的,这种抖动通常幅度有限,具备特定的(而非随机的)产生原因,而且不能进行统计分析。

随机抖动是指由较难预测的因素导致的时序变化。

例如,能够影响半导体晶体材料迁移率的温度因素,就可能造成载子流的随机变化。

另外,半导体加工工艺的变化,例如掺杂密度不均,也可能造成抖动。

1.2.时间抖动的描述方法可以通过许多基本测量指标确定抖动的特点,基本的抖动参数包括:1)周期抖动(period jitter)测量实时波形中每个时钟和数据的周期的宽度。

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。

2)周期间抖动(cycle-cycle jitter)测量任意两个相邻时钟或数据的周期宽度的变动有多大,通过对周期抖动应用一阶差分运算,可以得到周期间抖动。

这个指标在分析琐相环性质的时候具有明显的意义。

3)时间间隔误差(timer interval error,TIE)测量时钟或数据的每个活动边沿与其理想位置有多大偏差,它使用参考时钟或时钟恢复提供理想的边沿。

小谈JITTER

小谈JITTER

小谈JITTER数字音频的基本原理就是把连续的模拟信号在离散的时间点上进行采样(Sampling),进而形成数字化的信息。

时间是信号数字化的最重要的因素之一,采样和重放的时间准确度在很大程度上决定了模拟-数字转换(ADC)以及数字-模拟转换(DAC)的质量。

什么是jitter?时间准确度可以分为两类:长期准确度和短期准确度。

长期准确度是指时钟频率偏离绝对值的多少,一般用ppm(百万分之多少)来表示。

石英晶体振荡器可以很容易地达到几十pp m到1个ppm以下的准确度。

长期准确度对声音不会造成可闻的影响。

短期准确度也就是抖动(jitter),它是一种时钟相位瞬态的变化,如图所示:Jitter的测量一般使用真实时钟信号抖动的时间来衡量,一般用到的单位是ps(10的负12次方秒)或ns(10的负9次方秒)。

测试的指标还可以详细分为周期抖动(Period jitter)和绝对抖动(Absolute jitter)。

Jitter的影响Jitter制造出数字音频信号的失真。

一个简单的固定频率正弦波jitter(频率是Fj)会在一个正弦波音频信号(频率是Fa)中加入两个失真信号,其频率分别是Fa-Fj和Fa+Fj。

下图描述了一个10khz的音频信号在一个1khz jitter的作用下,生成了9khz和11khz的失真(边带)信号。

如果这个jitter信号的频谱从1khz到4khz平均分布,那么就会造成一个更宽频谱的失真信号:上述的单频和广谱jitter是与音乐信号无关的。

如果jitter与音乐信号相关,就会制造出很多的高次谐波失真。

下图描述了一个2khz的信号,jitter被信号的MSB调制所带来的高次谐波失真。

Jitter的频谱是一个非常复杂的问题。

同样大小的jitter,如果频谱是不同的,则会对声音带来不一样的影响,但是关于这个话题,能找到的资料不是很多。

Jitter的大小究竟多少Jitter才是我们能接受的呢?在上述的单频jitter模型中,jitter造成的失真大小为:Rj=20log((3.1416*J*Fa)/2)其中J是jitter的大小,单位是秒,Fa是音频信号的频率,计算出的Rj就是失真信号的分贝(db)。

关于数码音频jitter问题的一个最常见误解

关于数码音频jitter问题的一个最常见误解

关于数码音频jitter问题的一个最常见误解(转载)有一个问题,我多次在论坛和博客里和烧友交流时提到和澄清,次数多到我自己记不清为止,还不断地还要和人讨论,实在是觉得烦了,在这里专门写一篇文章讲明,希望能尽可能地消除一个关于jitter的最常见的错误理解。

这个错误理解就是,很多人误以为,只有D/A解码时的jitter才会影响最终音质,之前数字范畴内的jitter都是无关紧要的,不会影响最后的音质,也就是说只要控制好D/A解码这个环节的时钟,使之尽量精确,使DA转换的jitter尽量低,就搞定了,OK了。

不用管其他环节了。

这是一个错误的想法和观念。

可能有些人觉得不理解,jitter存在于数字信号中时,为什么要紧,为什么会影响最终的音质。

数字信号是我们无法听见的,只有最后经过D/A转换这一环节,变为模拟信号之后,才是我们可以听的声音。

那为什么在D/A环节之前的存在于数字信号中的jitter也会影响音质呢?问题的关键在于,jitter这个东西,会向后面的环节影响、传递,从而影响到最后D/A环节出来的效果。

关键是在这里。

虽然存在于数字信号中的jitter确实是我们听不到的,但它会影响到D/A环节,从而影响到音质。

其实有一个很简单的反证,可以说明“只有D/A解码时的jitter才会影响最终音质”是错误的观念。

假如“只有D/A解码时的jitter才会影响最终音质”这个看法是正确的,那唯一重要的就是解码环节了,我们只要保证解码芯片在工作时的jitter压到最低,就一切搞定了,就可以保证最好的音质,别的环节都不用关心了。

那么一台解码时jitter最低的解码器,它接在一台很破烂的DVD机后面,和接在一台高档CD转盘后面,出来的音质应该是完全一样的。

因为唯一重要的是解码时的jitter嘛!和前面的数字源时DVD还是高档转盘有什么关系?但稍微有一点实践经验的发烧友都应该知道,同一台解码器,不管是什么档次的解码器,包括最高级的解码器,接在破烂的DVD机后面,和接在一台高档CD转盘的后面,出来的音质是相差很大的!接在高级CD转盘之后,出来的音质,会好得多!这就宣告了“只有D/A解码时的jitter才会影响最终音质”是一个错误的观念。

采用PLL设计时需注意的问题

采用PLL设计时需注意的问题

采用PLL设计时需注意的问题为了满足ASIC设计中时间进度上的要求,许多工程师都采用了锁相环(PLL)。

PLL具有一些人们所希望的特性,包括时钟倍频能力、时钟占空度校正能力以及时钟分配延时消除能力。

这些特性使得设计人员能够运用廉价的低频晶体作为其片外时钟脉冲源,并随后进行片上倍频,以生成任何数值的高频内部时钟信号。

它们还令设计人员能够通过将建立-保持时间窗口与芯片的时钟脉冲源的边缘对准的方法来控制这些窗口以及芯片接口处的时钟-输出延时。

虽然在结构和功能上看起来很简单,但锁相环充满了各种隐含的复杂性,这些复杂性有可能给哪怕是最好的设计师带来麻烦。

当今ASIC工艺中PLL的设计正变得越来越困难,原因是内核薄氧化物器件的阈值之上所留的电源电压峰值储备较为有限。

这些器件往往被要求满足目标工作频率并保持电源电压的灵活性。

但是,电源电压峰值储备的减少将会对PLL的噪声特性产生不良影响。

结构和操作若要真正搞清PLL内部的性能问题,就必须首先了解其结构和工作原理。

PLL的高级结构似乎是直观明了的,它由相位检测器、电荷泵、环路滤波器和压控振荡器(VCO)所组成。

PLL 电路被启动后将立即进入一种“解锁”状态,因为VCO分割输出频率与基准频率无关。

然而,环路中的负反馈通过汇集周期性基准输入和VCO分割输出的时钟脉冲上升沿之间的相位误差来调整VCO输出频率。

综合相位误差使得VCO分割输出频率接近基准频率。

当PLL 到达“锁定”状态时,相位检测器所检测到的相位误差接近于零,这是因为VCO分割输出频率和相位与基准频率和相位是一致的。

由于相位检测器只与VCO分割输出相比较,因此PLL 输出频率将比基准和反馈输入频率高N倍,从而使得PLL能够完成倍频。

此外,如果时钟分配被加至反馈通路,则PLL将把分配时钟信号对准基准信号,以有效消除时钟分配延时。

PLL内部的功能块可由可变数量的模拟和数字电路组成,甚至在全数字电路的极端情况下也是如此。

信号完整性分析基础系列之九——时钟的抖动测量与分析

信号完整性分析基础系列之九——时钟的抖动测量与分析

摘要:本文简要介绍了时钟的抖动定义、各种抖动的应用范围、抖动的分解和基于示波器的测量与分析方法。

时钟是广泛用于计算机、通讯、消费电子产品的元器件,包括晶体振荡器和锁相环,主要用于系统收发数据的同步和锁存。

如果时钟信号到达接收端时抖动较大,可能出现:并行总线中数据信号的建立和保持时间余量不够、串行信号接收端误码率高、系统不稳定等现象,因此时钟抖动的测量与分析非常重要。

时钟抖动的分类与定义时钟抖动通常分为时间间隔误差(Time Interval Error,简称TIE),周期抖动(Period Jitter)和相邻周期抖动(cycle to cycle jitter)三种抖动。

TIE又称为phase jitter,是信号在电平转换时,其边沿与理想时间位置的偏移量。

理想时间位置可以从待测试时钟中恢复,或来自于其他参考时钟。

Period Jitter是多个周期内对时钟周期的变化进行统计与测量的结果。

Cycle to cycle jitter是时钟相邻周期的周期差值进行统计与测量的结果。

对于每一种时钟抖动进行统计和测量,可以得到其抖动的峰峰值和RMS值(有效值),峰峰值是所有样本中的抖动的最大值减去最小值,而RMS值是所有样本统计后的标准偏差。

如下图1为某100M时钟的TIE、Period Jitter、Cycle to Cycle jitter 的峰峰值和RMS值的计算方法。

图1:三种时钟抖动的计算方法时钟抖动的应用范围在三种时钟抖动中,在不同的应用范围需要重点测量与分析某类时钟抖动。

TIE抖动是最常用的抖动指标,在很多芯片的数据手册上通常都规定了时钟TIE抖动的要求。

对于串行收发器的参考时钟,通常测量其TIE抖动。

如下图2所示,在2.5Gbps的串行收发器芯片的发送端,参考时钟为100MHz,锁相环25倍频到2.5GHz后,为Serializer (并行转串行电路)提供时钟。

当参考时钟抖动减小时,TX输出的串行数据的抖动随之减小,因此,需要测量该参考时钟的TIE抖动。

ChinesePLLjitter共46页文档

ChinesePLLjitter共46页文档

激励源: N5182A MXG (抖动时钟)
接收机: 86100C DCAj 和 86108 或 83496B
被测器件类型
时钟恢复电路 倍频时钟电路 参考时钟发射机 中继器电路
Magnitude (dB)
测量结果
10 5 0 -5
-10 -15 -20 -25 -30 -35 -40 100E+3
Calibrated Integrated Automated Compliant
J-BERT:
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N4903B Enhanced jitter (SW 4.9) Optical receiver stress test (N4917A) Variable de-emphasis (N4916A) Pattern generator option MHz Tunable loop bandwidth for CDR
频谱线显示了周期抖动成分
1E-6
Jitter Spectrum
扩频时钟SSC和其谐波
100E-9
10E-9
Seconds (rms)
1E-9
100E-
1 MHz 周期抖动PJ (和
12
谐波)
10E-12
1E-12
100E15
10E-15
1E-15 1E+3
33 kHz
10E+3
100E+3
1 MHz
从接收机判决电路角度考虑什么是有效抖动?
Jitter Multiplier
1.2 1
0.8 0.6 0.4 0.2
0 1.0E+3
Loop Response and OJTF

锁相环产品PLL芯片技术介绍

锁相环产品PLL芯片技术介绍

锁相环产品PLL芯片技术介绍
 频率源可以说是一个通信系统的心脏,心脏的好坏很大程度上决定着一个机体的健康状况,而锁相环又是频率源的主要组成部分,因此性能优异的锁相环芯片对于通信系统来说是非常重要的。

 锁相环的相位噪声对电子设备和电子系统的性能影响很大。

从频域看它分布在载波信号两旁按幂律谱分布,无论做发射激励信号,还是接收机本振信号以及各种频率基准时,这些相位噪声将在解调过程中都会和信号一样出现在解调终端,引起基带信噪比下降,误码率增加。

 低相噪HitTIte锁相环产品分为集成VCO和没有集成VCO两种。

集成VCO的PLL芯片包括了HMC820,HMC821,HMC826等。

下面是与市场上同类产品的对比,以工作频段1720~2080MHz为例:
 HMC820,HMC821在芯片内部的频率输出端集成了放大器,因此其输出功率高于同类产品,在某些情况下,可以直接做为LO输出推动混频器,省掉一个本振口缓冲放大器,为设计者节省了空间和bom成本。

 HMC820,HMC821是多频段产品,可工作在三个频段,如HMC821的工。

时钟抖动和时钟偏斜(北大学子最透彻的讲解)

时钟抖动和时钟偏斜(北大学子最透彻的讲解)

系统时序设计中对时钟信号的要求是非常严格的,因为我们所有的时序计算都是以恒定的时钟信号为基准。

但实际中时钟信号往往不可能总是那么完美,会出现抖动(Jitter)和偏移(Skew)问题。

所谓抖动(jitter),就是指两个时钟周期之间存在的差值,这个误差是在时钟发生器内部产生的,和晶振或者PLL内部电路有关,布线对其没有影响。

如下图所示:除此之外,还有一种由于周期内信号的占空比发生变化而引起的抖动,称之为半周期抖动。

总的来说,jitter可以认为在时钟信号本身在传输过程中的一些偶然和不定的变化之总和。

时钟偏斜(skew)是指同样的时钟产生的多个子时钟信号之间的延时差异。

它表现的形式是多种多样的,既包含了时钟驱动器的多个输出之间的偏移,也包含了由于PCB走线误差造成的接收端和驱动端时钟信号之间的偏移。

时钟偏斜指的是同一个时钟信号到达两个不同寄存器之间的时间差值,时钟偏斜永远存在,到一定程度就会严重影响电路的时序。

如下图所示:信号完整性对时序的影响,比如串扰会影响微带线传播延迟;反射会造成数据信号在逻辑门限附近波动,从而影响最大/最小飞行时间;时钟走线的干扰会造成一定的时钟偏移。

有些误差或不确定因素是仿真中无法预见的,设计者只有通过周密的思考和实际经验的积累来逐步提高系统设计的水平。

Clock skew 和Clock jitter 是影响时钟信号稳定性的主要因素。

很多书里都从不同角度里对它们进行了解释。

其中“透视”一书给出的解释最为本质:1. Clock Skew: The spatial variation in arrival time of a clock transition on anintegrated circuit;2. Clock jitter: The temporal vatiation of the clock period at a given point on the chip;简言之,skew通常是时钟相位上的不确定,而jitter是指时钟频率上的不确定(uncertainty)。

信号抖动的种类与测量

信号抖动的种类与测量

信号抖动的种类与测量ITU-T G.701标准对抖动的定义为:“抖动是指数字信号在短期内重要的瞬时变化相对于理想位置发生的偏移”。

还有一个跟抖动很类似的概念,即漂移。

一般情况下,抖动是指发生得比较快的定时偏差,而漂移是指发生的比较慢得定时偏差。

ITU把漂移和抖动之间的门限定义为10Hz,偏移频率大于10Hz的叫抖动,小于10Hz的叫做漂移。

抖动可以分为随机性抖动(RJ)和确定性抖动(DJ),而确定性抖动又可以分为周期性抖动(PJ)、数据相关抖动(DDJ)和占空比抖动(DCD)三种,如下图所示:缩略语:TJ:Total Jitter 总抖动DJ:Deterministic Jitter 确定性抖动RJ:Random Jitter 随机抖动PJ:Periodic Jitter 周期性抖动DDJ:Data Dependent Jitter 数据相关抖动DCD:Duty Cycle Distortion 工作周期抖动TIE:Time Interval Error 时间区间误差RMS:Root Mean Square 均方根ISI:Inter Symbol Interference 码间干扰1.随机抖动(RJ)随机抖动产生的原因很复杂,很难消除。

器件的内部热噪声,晶体的随机振动,宇宙射线等都可能引起随机抖动。

随机抖动满足高斯分布,在理论上是无边界的,只要测试的时间足够长,随机抖动也是无限大的。

高斯分布概率密度函数图形如下图所示。

所以随机抖动的锋-锋值必须伴同误码率BER表示出来,RJRMS=概率密度函数(pdf)的标准偏差:σ,随机抖动的锋-锋值RJpk-pk=N*σ,按不同的BER,N不同,如下图所示:2.确定性抖动(DJ)确定性抖动不是高斯分布,通常是有边际的,它是可重复可预测的。

信号的反射、串扰、开关噪声、电源干扰、EMI等都会产生DJ。

DJ的概率密度函数图形如下图所示:1).周期性抖动(PJ)以周期方式重复的抖动称为周期性抖动,由于可以将周期波形分解为与谐波相关的正弦曲线的傅立叶级数,因此,这类抖动有时也称为正弦抖动。

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Version 4h, March 2012
A methodology is presented for modeling the jitter in a Phase-Locked Loop (PLL) that is both accurate and efficient. The methodology begins by characterizing the noise behavior of the blocks that make up the PLL using transistor-level simulation. For each block, the jitter is extracted and provided as a parameter to behavioral models for inclusion in a high-level simulation of the entire PLL. This approach is efficient enough to be applied to PLLs acting as frequency synthesizers with large divide ratios.
1. Spectre is a registered trademark of Cadence Design Systems. 2. Verilog is a registered trademark of Cadence Design Systems licensed to Accellera. 3. SpectreRF is currently the only commercial simulator that is well suited for characterizing the jitter of the blocks that make up a PLL. SPICE and its descendants are not suitable because they only perform noise analysis about a DC operating point and so do not take into account the time-varying nature of these circuits. Harmonic balance simulators do perform noise analysis about a periodic operating point, which is a critical prerequisite, but they have convergence, accuracy, and performance problems with blocks such as the PFD/CP, FD and VCO that are strongly nonlinear.
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Modeling Jitter in PLL-based Frequency Synthesizers
Ken Kundert Designer’s Guide Consulting, Inc.
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This paper was written in August, 2002 and was last updated on March 28, 2012. You can find the most recent version at . Contact the author via e-mail at ken@. Permission to make copies, either paper or electronic, of this work for personal or classroom use is granted without fee provided that the copies are not made or distributed for profit or commercial advantage and that the copies are complete and unmodified. To distribute otherwise, to publish, to post on servers, or to distribute to lists, requires prior written permission. Designer’s Guide is a registered trademark of Kenneth S. Kundert. All rights reserved. Copyright 2002-2012, Kenneth S. Kundert – All Rights Reserved
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ModeliFrequency Synthesizers
Introduction
1 Introduction
Phase-locked loops (PLLs) are used in wireless receivers to implement a variety of functions, such as frequency synthesis, clock recovery, and demodulation. One of the major concerns in the design of PLLs is noise or jitter performance. Jitter from the PLL directly acts to degrade the noise floor and selectivity of a transceiver. Demir proposed an approach for modeling PLLs whereby a PLL is described using high level behavioral models [1,2]. The models are written such that they include jitter in an efficient way. He also devised a powerful new simulation algorithm that is capable of characterizing the circuit-level noise behavior of blocks that make up a PLL that is based on solving a set of nonlinear stochastic differential equations [3,5]. Finally, he gave formulas that can be used to convert the results of the noise simulations on the individual blocks into values for the jitter parameters for the corresponding behavioral models [6]. This approach provides accurate and efficient prediction of PLL jitter behavior once the noise behavior of the blocks has been characterized. However, it requires the use of an experimental simulator that is not readily available. This paper presents the relevant ideas of Demir, but while he focussed on presenting the conceptual aspects of modeling and simulating jitter in PLLs, this paper concentrates more on the practical aspects. It presents all the information a designer would need to predict the noise and jitter of a PLL synthesizer. This paper is an enhanced version of two previous papers [14,15]. The jitter extraction methodology is based on the commercially available SpectreRF1 simulator [24,25] and presents behavioral models for Verilog-A2, a standard, non-proprietary analog behavioral modeling language [12,27]. Both SpectreRF and Verilog-A are options to the Spectre circuit simulator [11], available from Cadence Design Systems.3 1.1 Predicting Noise in PLLs There are two different approaches to modeling noise in PLLs. One approach is to formulate the models in terms of the phase of the signals, producing what are referred to as phase-domain models. In the simplest case, these models are linear and analyzed easily in the frequency domain, making it simple to use the model to predict phase noise, even in the presence of flicker noise or other noise sources that are difficult to model in the time domain. Phase domain models are described more fully in the companion to this manuscript [16]. The other approach formulates the models in terms of voltage, and so are referred to as voltage-domain models. The advantage of voltage-domain models is that they can be refined to implementation. In other words, as the design process transitions to being
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