相位噪声和Jitter概念
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。
相位噪声指标
相位噪声指标摘要:1.相位噪声的概念2.相位噪声的计算方法3.相位噪声的应用领域4.相位噪声的降低技术正文:相位噪声指标是一种用于描述信号相位随机变化的参数,它是噪声参数的重要组成部分。
相位噪声在通信、雷达、精密测量等领域有着广泛的应用。
本文将从相位噪声的概念、计算方法、应用领域以及降低技术四个方面进行介绍。
一、相位噪声的概念相位噪声是指信号相位在时间上的随机变化。
当信号经过传输或放大过程中,由于各种原因,信号的相位会发生变化,这种变化即为相位噪声。
相位噪声可以表现为频域上的相位噪声功率谱密度(PSD)和时域上的相位噪声功率谱密度(PSD)。
二、相位噪声的计算方法相位噪声的计算方法主要包括以下两种:1.频域计算法:通过测量信号的相位功率谱密度(PSD)来计算相位噪声。
相位噪声PSD 可以通过信号的傅里叶变换来计算。
2.时域计算法:通过测量信号的自相关函数和互相关函数来计算相位噪声。
时域计算法主要适用于非平稳信号的相位噪声计算。
三、相位噪声的应用领域相位噪声在以下领域有着广泛的应用:1.通信系统:相位噪声会影响通信系统的性能,如降低信号传输速率、增加误码率等。
因此,在通信系统中,需要对相位噪声进行严格的控制。
2.雷达系统:相位噪声对雷达系统的性能也有重要影响,如降低目标检测能力、降低测量精度等。
因此,在雷达系统中,也需要对相位噪声进行严格的控制。
3.精密测量:在精密测量领域,相位噪声会影响测量结果的准确性。
因此,对相位噪声的控制和测量是精密测量领域的重要研究内容。
四、相位噪声的降低技术降低相位噪声的技术主要有以下几种:1.采用低噪声元件:选择具有较低相位噪声的元件,可以有效地降低系统整体的相位噪声。
2.采用适当的信号处理技术:如数字信号处理技术、自适应滤波技术等,可以有效地降低信号的相位噪声。
3.优化系统设计:通过合理的系统设计,如降低信号传输距离、优化信号传输路径等,可以降低系统整体的相位噪声。
时间抖动(jitter)的概念及其分析方法
时间抖动(jitter)的概念及其分析方法随着通信系统中的时钟速率迈入GH z级,抖动这个在模拟设计中十分关键的因素,也开始在数字设计领域中日益得到人们的重视。
在高速系统中,时钟或振荡器波形的时序误差会限制一个数字I/O接口的最大速率。
不仅如此,它还会导致通信链路的误码率增大,甚至限制A/D转换器的动态范围。
有资料表明在3GH z以上的系统中,时间抖动(jitter)会导致码间干扰(ISI),造成传输误码率上升。
在此趋势下,高速数字设备的设计师们也开始更多地关注时序因素。
本文向数字设计师们介绍了抖动的基本概念,分析了它对系统性能的影响,并给出了能够将相位抖动降至最低的常用电路技术。
本文介绍了时间抖动(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。
关键字:时间抖动、jitter、相位噪声、测量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。
但不幸的是,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)。
图1 时间抖动示意图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。
相位噪声指标
相位噪声指标一、相位噪声的定义和作用1.1 什么是相位噪声相位噪声是指信号的相位随时间变化的不稳定性,是信号中包含的相位抖动或相位变化的度量。
相位噪声通常由于外界干扰、器件非线性、时钟抖动等因素引起,会对通信、雷达、导航、测量等领域的系统性能产生重要影响。
1.2 相位噪声的作用相位噪声直接影响到信号的频谱特性和时域波形,对于各种通信系统的性能有着重要的影响。
在无线通信中,相位噪声会导致信号的频谱扩展、信号传输距离的限制以及误码率的提高。
在雷达和导航系统中,相位噪声会导致目标距离和速度的测量误差增大,降低系统的精度和灵敏度。
二、相位噪声指标的定义和分类2.1 相位噪声指标的定义相位噪声指标是对相位噪声进行量化和描述的参数。
常见的相位噪声指标有相位噪声功率谱密度、相位噪声功率、相位噪声系数等。
2.2 相位噪声指标的分类根据测量相位噪声的方法和对象的不同,相位噪声指标可以分为以下几类: 1. 绝对相位噪声指标:用来描述信号的绝对相位噪声,常见的指标有相位噪声功率谱密度和相位噪声功率。
2. 相对相位噪声指标:用来描述信号之间的相对相位噪声,常见的指标有相位噪声系数和相位抖动。
三、常见相位噪声指标的计算和分析3.1 相位噪声功率谱密度相位噪声功率谱密度(Phase Noise Power Spectral Density)是描述信号相位噪声频谱特性的重要指标,通常用单位频率内的相位噪声功率表示。
计算相位噪声功率谱密度的方法有多种,常见的方法有功率谱法、自相关法和相位差法。
3.2 相位噪声功率相位噪声功率(Phase Noise Power)是指信号中相位噪声功率谱密度在一定频率范围内的积分值。
相位噪声功率是评估信号稳定性的重要参数,一般以dBc/Hz为单位进行表示。
3.3 相位噪声系数相位噪声系数(Phase Noise Coefficient)是指信号频率偏移一个固定偏移量时,相位噪声功率谱密度的变化量。
相位噪声指标
相位噪声指标(最新版)目录1.相位噪声的概念2.相位噪声的计算方法3.相位噪声的影响因素4.降低相位噪声的措施正文相位噪声指标是用于描述信号相位在时间上的变化程度的一个参数,它是噪声参数的重要组成部分。
相位噪声对信号的质量和传输效果有着重要影响,因此深入了解相位噪声指标对于信号处理和通信系统设计具有重要意义。
一、相位噪声的概念相位噪声是指信号的相位在时间上的变化程度,通常用角度或弧度表示。
当信号的相位变化较大时,相位噪声也就较大,这会导致信号的质量下降,从而影响信号的传输效果。
二、相位噪声的计算方法相位噪声的计算方法通常有两种,一种是通过计算信号相位的标准偏差,另一种是通过计算信号相位的均方根偏差。
这两种方法都可以有效地描述信号的相位噪声,但在具体应用时需要根据实际情况选择合适的方法。
三、相位噪声的影响因素相位噪声的影响因素主要有两个,一个是信号源的性质,另一个是信号传输的环境。
信号源的性质会影响信号的相位稳定性,例如,如果信号源的相位随机变化较大,那么信号的相位噪声也就较大。
信号传输的环境也会对信号的相位稳定性产生影响,例如,如果信号传输的过程中存在较强的电磁干扰,那么信号的相位噪声也就较大。
四、降低相位噪声的措施降低相位噪声的措施主要有两个,一个是优化信号源的设计,另一个是改善信号传输的环境。
通过优化信号源的设计,可以提高信号的相位稳定性,从而降低信号的相位噪声。
通过改善信号传输的环境,可以减少电磁干扰,从而降低信号的相位噪声。
总的来说,相位噪声指标是描述信号质量的重要参数,对于信号处理和通信系统设计具有重要意义。
相位噪声定义
相位噪声定义相位噪声是指信号的相位在一定时间范围内随机变化的现象。
在通信系统、雷达系统、测量系统等领域中,相位噪声是一个重要的性能指标,对系统的性能和精度有着重要影响。
1. 相位噪声的概念与表征相位噪声可以看作是频率稳定度的一种表现形式。
频率稳定度是指信号在时间上保持稳定的能力,而相位噪声则体现了信号相位随时间变化的不确定性。
通常情况下,我们用相位噪声谱密度来描述信号中存在的相位噪声。
相位噪声谱密度表示了单位频率范围内单位功率内所含有的相位变化。
常用单位为rad^2/Hz。
2. 相位噪声源在实际应用中,相位噪声主要来自以下几个方面:2.1 振荡器本身振荡器是产生高精度时钟信号或者参考信号的关键组件,而振荡器本身会引入一定的相位噪声。
这主要由于振荡器元件(如晶体谐振器、铁氧体谐振器等)的非线性特性和噪声产生机制引起的。
2.2 环境因素环境因素也会对信号的相位稳定性产生影响,如温度变化、机械振动、电磁干扰等。
这些因素会引入额外的相位噪声,降低系统的性能。
2.3 电路和系统设计电路和系统设计中存在的不完美因素也会导致相位噪声。
例如,不稳定的时钟分频电路、功率放大器等都可能引入相位噪声。
3. 相位噪声的影响相位噪声对于各种通信和测量系统都有重要意义,它会直接影响系统的性能和精度。
以下是几个常见领域中相位噪声的影响:3.1 通信系统在通信系统中,相位噪声会导致信号传输质量下降,增加误码率。
特别是在高速数据传输中,相位噪声对于时钟恢复和信号解调等关键步骤有着重要影响。
3.2 雷达系统雷达系统需要精确测量目标物体的距离和速度,而相位噪声会影响测量的准确性。
对于高精度雷达系统来说,降低相位噪声是提高测量精度的关键。
3.3 测量系统在科学实验和工程测量中,相位噪声会影响测量结果的准确性。
例如,在频率计、频谱仪等测量设备中,相位噪声会导致频率测量误差增大。
4. 相位噪声的抑制与衡量为了降低相位噪声对系统性能的影响,我们需要采取一些抑制措施。
相位噪声 时域 频域-概述说明以及解释
相位噪声时域频域-概述说明以及解释1.引言1.1 概述相位噪声是一种在信号处理和通信系统中广泛存在的噪声形式,它对系统性能和数据传输具有重要影响。
相位噪声源于信号的相位变化,可能导致频谱中的频率偏移或相位偏移。
因此,研究和理解相位噪声的特性、分析方法和应用是非常重要的。
在现代通信系统中,相位噪声是一个关键的技术指标,特别是在高速数据传输和无线通信等领域。
它在天线设计、频谱规划、调制解调、时钟同步和误码率性能等方面起着关键作用。
相位噪声的特性主要包括其频谱分布和功率密度谱。
频谱分布通常用功率谱密度表示,它描述了信号在不同频率上的能量分布。
相位噪声的功率密度谱通常呈现出随频率增加而增大的趋势。
此外,相位噪声还具有相位不稳定性和频率稳定性两个方面的特性。
相位不稳定性描述了相位随时间变化的程度,而频率稳定性描述了信号频率的稳定性。
时域分析和频域分析是用来研究相位噪声的重要工具。
时域分析主要关注信号在时间域上的波形和变化特性。
常见的时域分析方法包括自相关函数、互相关函数、统计量分析等。
而频域分析则研究信号在频域上的频谱分布和频率成分。
常见的频域分析方法包括傅里叶变换、功率谱密度估计等。
本文将重点探讨相位噪声的定义、特性以及其对系统性能的影响。
同时介绍时域分析和频域分析的基本原理、方法和工具,并讨论它们在相位噪声研究中的应用。
最后,总结相位噪声对系统的重要性,评价时域和频域分析的综合价值,并展望未来在相位噪声研究方面的发展方向。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以按照以下方式编写:1.2 文章结构本文将按照以下结构来进行论述相位噪声、时域分析和频域分析的相关内容:2. 正文2.1 相位噪声2.1.1 定义和背景2.1.2 相位噪声的特性2.1.3 相位噪声的影响2.2 时域分析2.2.1 时域分析的基本原理2.2.2 时域分析的方法和工具2.2.3 时域分析的应用2.3 频域分析2.3.1 频域分析的基本原理2.3.2 频域分析的方法和工具2.3.3 频域分析的应用3. 结论3.1 总结相位噪声的重要性3.2 对时域和频域分析的综合评价3.3 展望未来的研究方向通过以上的结构安排,本文将首先从引言部分概述相位噪声的背景和目的,然后展开正文内容,分别介绍相位噪声的定义和特性,以及时域和频域分析的基本原理、方法、工具和应用。
锁相环指标 -回复
锁相环指标-回复什么是锁相环指标?锁相环指标是指用来衡量锁相环(Phase-Locked Loop,PLL)性能的各种参数和指标。
PLL是一种电路系统,通过对输入信号的相位进行比较,并根据比较结果调整本身输出信号的相位,从而使输出信号保持与输入信号的相位同步。
在各种通信、控制和测量领域,PLL已经广泛应用。
而锁相环指标则是评估PLL工作性能和稳定度的重要依据。
有哪些常见的锁相环指标?实际上,锁相环的指标非常多,并且根据具体应用的不同可能略有差异。
下面列举几个常见的锁相环指标:1. 锁定时间(Lock time):指PLL从失锁状态转变为锁定状态所需要的时间。
锁定时间短是衡量PLL性能和适用性的重要指标之一。
2. 锁定范围(Lock range):指PLL在输入信号频率范围内能够保持稳定锁定的能力。
通常用频率范围或相位范围来表示。
3. 噪声性能(Noise performance):指PLL对输入信号中的噪声和扰动的抵抗能力。
好的锁相环应该能够在抑制噪声的同时保持输出信号的稳定性。
4. 抖动(Jitter):指信号在时间上的不稳定性,可以通过锁相环来降低抖动。
抖动越小,表明锁相环性能越好。
5. 相位噪声(Phase noise):指锁相环输出信号相位随时间的变化情况。
相位噪声小的锁相环输出信号更加稳定。
6. 频率稳定度(Frequency stability):指锁相环输出信号频率的变化程度。
频率稳定度好的锁相环输出信号与输入信号的频率差距很小。
以上仅为锁相环指标中的几个常见要素,根据不同应用的需求,可能还会有其他更具体的指标。
锁相环指标如何优化?优化锁相环指标是实际应用中非常重要的任务,因为合理的指标设计和优化可以提高PLL的性能,提高系统的可靠性和稳定性。
1. 设计合适的环路带宽:适当选择环路带宽可以平衡相位噪声和锁定时间的要求。
过高的带宽容易引入噪声,过低的带宽又会增加锁定时间。
2. 添加滤波器:通过添加滤波器来抑制输入信号中的噪声和频率扰动,从而提高锁相环的噪声性能和稳定性。
相位噪声
相位噪声的物理意义及测量方法1、 相位噪声的概念及其表征相位噪声一般是指在系统内各种噪声作用下引起的输出信号相位的随机起伏。
通常相位噪声又分为频率短期稳定度和频率长期稳定度。
所谓频率短期稳定度, 是指由随机噪声引起的相位起伏或频率起伏。
至于因为温度、老化等引起的频率慢漂移,则称之为频率长期稳定度。
通常我们主要考虑的是频率短期稳定度问题,可以认为相位噪声就是频率短期稳定度。
现代电子系统和设备都离不开相位噪声测试的要求,因为本振相位噪声影响着调频、调相系统的最终信噪比,恶化某些调幅检波器的性能;限制频移键控(FSK) 和相移键控(PSK)的最小误码率;影响频分多址接收系统的最大噪声功率等。
在很多高级电子系统和设备中,核心技术中往往有一个低相位噪声频率源。
可见对 相位噪声进行表征、测试以及如何减小相位噪声是现代电子系统中一个回避不了的问题。
一个理想的正弦波信号可用下式表示:V(t)=A0sin2πf0t (1)式中,V(t)为信号瞬时幅度,A0为标称值幅度,f0为标称值频率。
此时信号的频谱为一线谱。
但是由于任何一个信号源都存在着各种不同的噪声,每种噪声分量各不相同,使得实际的输出成为:V(t)=[A0+ε(t)]sin[2πf0t+j(t)] (2)在研究相位噪声的测量时,由于考虑振荡器的幅度噪声调制功率远小于相位噪声调制功率,所以|ε(t)|<<A0,通常可以将ε(t)忽略不计,而主要是对j(t)项进行测量,故可以得到:V(t)=A0sin[2πf0t+j(t)] (3)对j(t)的测量,可以用各种类型的谱密度来表示。
显然此时的相位起伏为Δj(t)=j(t),频率起伏为Δf(t)=[dj(t)/dt]/2π。
常用的相对频率起伏:y(t)=[dj(t)/dt]/2πf0 (4)由于相位噪声j(t)的存在,使频率源的频率不稳定。
这种不稳定度常用时域阿仑方差σ2y(2,τ,τ)及频域相对单边带功率谱(简称功率谱)Lp(f)或相噪功率谱Sj(f)来表征。
相位噪声的含义和6个测量方法
相位噪声的含义和6个测量方法相位噪声的含义相位噪声是对信号时序变化的另一种测量方式,其结果在频率域内显示。
用一个振荡器信号来解释相位噪声。
如果没有相位噪声,那么振荡器的整个功率都应集中在频率f=fo处。
但相位噪声的出现将振荡器的一部分功率扩展到相邻的频率中去,产生了边带(sideband)。
从下图中可以看出,在离中心频率一定合理距离的偏移频率处,边带功率滚降到1/fm,fm是该频率偏离中心频率的差值。
相位噪声通常定义为在某一给定偏移频率处的dBc/Hz值,其中,dBc是以dB为单位的该频率处功率与总功率的比值。
一个振荡器在某一偏移频率处的相位噪声定义为在该频率处1Hz带宽内的信号功率与信号的总功率比值。
图1 相位噪声的含义主要的相位噪声测量方法1.直接频谱测量方法这是最简单最经典的相位测量技术。
如图 2 所示,将被测件 (DUT) 的信号输入频谱仪/信号分析仪,将信号分析仪调谐到被测件频率,直接测量振荡器的功率谱密度(f)。
由于该方法对频谱密度的测量是在存在载波的情况下进行,因此频谱仪/信号分析仪的动态范围对测量范围有较大影响。
虽然不太适合测量非常靠近载波的相位噪声,但该方法可以非常方便地快速测定具有相对高噪声的信号源质量。
测量在满足以下条件时有效:● 频谱仪/信号分析仪在相关偏置时的本身 SSB 相位噪声必须低于被测件噪声。
● 由于频谱仪/信号分析仪测量总体噪声功率,不会区分调幅噪声与相位噪声,被测件的调幅噪声必须远低于相位噪声(通常10 dB 即可)。
图2 直接频谱测量方法2.鉴相器测量方法如果需要分离相位噪声和调幅噪声,则需使用鉴相器法进行相位噪声的测量。
图 3 描述了鉴相器技术的基础概念。
鉴相器可将两个输入信号的相位差转换为鉴相器输出端的电压。
相位差设置为90° (正交) 时,电压输出为 0 V。
偏离正交的任何相位波动都将引发输出端的电压变化。
图3 鉴相器工作原理目前已根据鉴相器原理开发了多种测量方法。
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)。
相位噪声定义
相位噪声定义相位噪声定义相位噪声是指信号的相位随时间的变化程度,通常用弧度表示。
在频率分析中,相位噪声可以通过功率谱密度函数来描述。
功率谱密度函数是指信号在不同频率下能量的分布情况,它可以用来描述信号的频谱特性。
相位噪声通常是指信号在低频范围内的相位偏移,因为这些偏移会影响到信号的稳定性和精度。
相位噪声的测量相位噪声的测量需要使用专业仪器,如频谱分析仪、矢量网络分析仪等。
测量时需要将被测信号输入到仪器中,并设置好测量参数和范围。
在实际应用中,还需要注意一些误差来源,如环境干扰、仪器本身的误差等。
影响相位噪声的因素1. 振荡器本身的性能:振荡器是产生信号的关键部件之一,其稳定性和精度直接影响到信号质量。
2. 温度变化:温度变化会导致振荡器内部元件参数发生变化,从而影响到振荡器性能。
3. 电源噪声:电源噪声会通过振荡器的供电线路传递到振荡器内部,从而影响到信号质量。
4. 环境干扰:环境中存在的电磁波、射频干扰等都会对信号产生影响,从而导致相位噪声。
应用领域相位噪声在通信、雷达、航空航天等领域都有广泛应用。
在通信系统中,相位噪声会影响到信号的解调和误码率;在雷达系统中,相位噪声会影响到目标距离和速度的测量精度;在航空航天领域中,相位噪声会影响卫星导航系统的定位精度和可靠性。
相位噪声的改善方法1. 选择高性能振荡器:选择稳定性和精度较高的振荡器可以有效地降低相位噪声。
2. 降低温度变化:采取散热措施或者使用温度稳定器等装置可以有效地降低温度变化对信号产生的影响。
3. 滤除电源噪声:使用滤波器等装置可以有效地滤除电源噪声。
4. 减少环境干扰:采取屏蔽措施或者选择工作环境较好的地点可以有效地减少环境干扰对信号产生的影响。
总结相位噪声是指信号的相位随时间的变化程度,通常用弧度表示。
它在通信、雷达、航空航天等领域都有广泛应用。
相位噪声的测量需要使用专业仪器,并需要注意误差来源。
影响相位噪声的因素包括振荡器本身性能、温度变化、电源噪声和环境干扰等。
EPSON_抖动与相位噪音的基础知识
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【3】振荡器的输出与抖动的关系 石英振荡器除了输出应起振的频率以外,还输出频率分量。 从图 6 所示的石英振荡器输出信号频率特性可以看到基本频率周围所存在的其它频率的“裙摆” 。这是因随机信 号而引起的相位调制, 即因噪音源调制振荡器而产生的, 通常被称为 “相位噪音” 。 这些频率大多高于本底噪声, 并出现在载波频率附近。噪音可用以下算式表示:
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Technical Notes
这里的 E(t)表示振幅的变化(振幅噪音) ,φ(t)表示相位的变化(相位噪音) 。φ(t)是相位噪音。 相位噪音通常定义为偏离载波的偏离频率的噪声功率和载波功率之比。所有相位噪音均成为抖动。 一般情况下用“单边带(SSB、Single side Band 之略)相位噪音 L(f) ”表现相位噪音。L(f)是偏离频率 f 的函数,单位是 dBc/Hz。用相位变化而造成的单边带功率来定义,是偏离载波频率 fHz 频率的 1Hz 频带宽的 电气信号总功率(图 7)可用以下算式来表现: 1Hz 频带宽的功率/电气信号总功率 L(f) (Center Frequency fHz) Power at the 1Hz bandwidth/ Total power of signal 中心频率
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Technical Notes
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Technical Notes
减少抖动即等于如何尽量减少确定性抖动,将确定性抖动成份最佳化就能使左右的随机抖动之间相互重合, 实现理想的正态分布。
Deterministic Jitter 成分 确定性抖动
Random Jitter 随机抖动 成分
Random Jitter 随机抖动 成分
振幅
理想波形(黑)
频谱分析仪的那些事儿---之相位噪声
频谱分析仪的那些事儿---之相位噪声频谱分析仪的本地振荡器(LO)都是由时钟参考源(通常是晶体振荡器)倍频而来的。
没有那种参考源是绝对稳定的,它们都在某种程度上受到随机噪声的频率或相位调制的影响,这个影响程度随时间在变化。
时间的稳定度可以分为两类:长期稳定度和短期稳定度,长期稳定度是指时钟频率偏离绝对值的多少,一般用ppm(百万分之一)来表示;短期稳定度是时钟相位瞬态的变化,在时域上称为抖动(jitter),在频域上称为相位噪声(Phase Niose),表示为指相对于载波一定频偏处的1Hz 带宽内能量与载波电平的比值,单位为dBc/Hz。
在系统层面,相位噪声反映了仪器整个时钟环路的稳定度,数学部分的ADC 与数字中频处理也会有影响,但是相位噪声最主要的影响因素仍是参考源及时钟环路。
现代频谱分析仪普遍基于外差(Heterodyne)接收机频率选择的结构,混频器将输入的射频信号和本振信号相乘然后滤波,得到变频后的中频信号。
即使输入的射频信号是一个很纯净的正弦波,混频器也会将本振的相位噪声带入混频结果,形成一个具有相同相位噪声的中频信号。
并不是所有的测量都会受到相位噪声的影响,相位噪声和中频的能量是固定的比例关系,当信号电平远大于系统底噪时,这个相位噪声才会大于系统的底噪,那么它将就会明显的出现在载频的周围。
在矢量信号分析中,信号的相位也包含着重要的信息,本振的抖动将恶化中频相位的信噪比,所以相位噪声对矢量信号的EVM 也有着重要的影响。
因此,当对包含了本振相位噪声的中频进行峰值检测时,相位噪声就会体现在测量结果中。
在某个RBW 下,距离这个频率很近同时幅度又高于系统显示平均噪声电平的另一个信号,虽然可被。
锁相环指标 -回复
锁相环指标-回复锁相环指标:理解与应用锁相环(Phase-Locked Loop)是一种常见且重要的电子电路组件,广泛应用于通信、信号处理、时钟同步等领域。
锁相环旨在将输入信号与本地参考信号保持同步,并能根据需要调整两者之间的相位差。
本文将从基本原理、关键指标以及应用实践角度,逐步解析锁相环指标。
一、基本原理锁相环由相位比较器(Phase Comparator)、低通滤波器(Low Pass Filter)和控制电压产生器(Voltage-Controlled Oscillator)组成。
其工作原理如下:1. 相位比较器负责将输入信号与本地参考信号进行比较,产生误差信号。
常见的相位比较器有边沿比较器和多级相位比较器。
2. 误差信号经过低通滤波器,去除高频成分,得到平滑的控制电压。
3. 控制电压作用于控制电压产生器,改变其输出频率,并将其作为本地参考信号。
通过以上反馈机制,锁相环实现了输入信号与本地参考信号的同步,并能根据误差信号进行相位调整。
二、关键指标在设计和应用锁相环时,有几个关键指标需要考虑:1. 锁定时间(Lock Time):锁定时间是指锁相环从失锁状态到开始同步的时间。
它受到反馈环路的带宽和系统稳定性的影响。
通常,锁定时间越短越好。
2. 频率跟踪范围(Frequency Tracking Range):频率跟踪范围是指锁相环可以跟踪输入信号频率的范围。
频率跟踪范围受到控制电压产生器的输入电压范围和输出频率范围的限制。
较大的频率跟踪范围可以适应更广泛的工作条件。
3. 相位噪声(Phase Noise):相位噪声是指锁相环输出相位的随机波动。
它受到相位比较器、滤波器和控制电压产生器的性能限制。
较低的相位噪声有助于减少通信系统的误码率和提高信号质量。
4. 抖动(Jitter):抖动是指锁相环输出信号在时间上的随机变动。
它受到相位噪声和信号处理器的影响。
抖动越小,锁相环的输出稳定性越好。
这些指标的具体值和要求取决于具体的应用场景和需求。
相位噪声和Jitter概念
相位噪声和抖动jitter的概念及估算方法时钟频率的不断提高使和在系统时序上占据日益重要的位置。
本文介其概念及其对系统性能的影响,并在电路板级、芯片级和单元模块级分别提供了减小相位噪声和抖动的有效方法。
随着通信系统中的时钟速度迈入GHz级,相位噪声和抖动这两个在模拟设计中十分关键的因素,也开始在数字芯片和电路板的性能中占据日益重要的位置。
在高速系统中,时钟或振荡器波形的时序误差会限制一个数字I/O接口的最大速率,不仅如此,它还会增大通信链路的误码率,甚至限制A/D转换器的动态范围。
在此趋势下,高速数字设备的设计师们也开始更多地关注时序因素。
本文向数字设计师们介绍了相位噪声和抖动的基本概念,分析了它们对系统性能的影响,并给出了能够将相位抖动和噪声降至最低的常用电路技术。
什么是相位噪声和抖动?相位噪声和抖动是对同一种现象的两种不同的定量方式。
在理想情况下,一个频率固定的完美的脉冲信号(以1 MHz为例)的持续时间应该恰好是1微秒,每500ns有一个跳变沿。
但不幸的是,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。
这种不确定就是相位噪声,或者说抖动。
抖动是一个时域概念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。
通常,10 MHz以下信号的周期变动并不归入抖动一类,而是归入偏移或者漂移。
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。
造成确定性抖动的来源主要有4种:1. 相邻信号走线之间的串扰:当一根导线的自感增大后,会将其相邻信号线周围的感应磁场转化为感应电流,而感应电流会使电压增大或减小,从而造成抖动。
2. 敏感信号通路上的EMI辐射:电源、AC电源线和RF信号源都属于EMI源。
与串扰类似,当附近存在EMI辐射时,时序信号通路上感应到的噪声电流会调制时序信号的电压值。
什么是抖动和相位噪声?
什么是抖动和相位噪声抖动(Jitter)反映的是数字信号偏离其理想位置的时间偏差。
高频数字信号的bit周期都非常短,—般在几百ps甚至几十ps, 很小的抖动都会造成信号采样位置电平的变化,所以高频数字信号对于抖动都有严格的要求。
,,啦打l它忱怡O l oc kJitter实际信号的很复杂,可能既有随机抖动成分(RJ), 也有不同频率的确定性抖动成分(DJ)。
确定性抖动可能由千码间干扰或一些周期性干扰引起,而随机抖动很大一部分来源千信号上的噪声。
下圈反映的是一个带噪声的数字信号及其判决阔值。
一般我们把数字信号超过阔值的状态判决为'1", 把低千阔值的状态判决为"O"I由千信号的上升沿不是无限陡的,所以垂直的幅度噪声就会造成信号过闽值点时刻的左右变化,这就是由于噪声造成信号抖动的原因。
j i tl e r caused by voltage no i 钮j itte ,r caused by vo l tage noisePhase noise te吐re多ult o f $ig1n al Source A nalyz e:r对于很多晶振产生的时钟来说,其抖动中的主要成分是随机抖动。
如果我们把相位噪声测试结果里不同频率成分的相位噪声能量进行积分的话,我们就能够得到随机抖动。
通过信号源分析仪对相位噪声测量然后对—定带宽内的能量进行积分,我们就可以得到精确的随机抖动测量结果。
信号源分析仪能测量到的最小抖动可以到fs级。
日O中央广播电视祫台发布2021II品牌强国丁程”融媒体传播方案广播百科001—100期广播百科101—200期广电术语词汇(一)广电术语词旷(二)。
相位噪声和抖动
相位噪声和抖动1. 射频信号时间频率稳定性1.1. 什么是相位噪声(Phase noise)相位噪声是指系统(如各种射频器件)在各种噪声的作用下引起的系统输出信号相位的随机变化。
1.2. 相位噪声的本质相位噪声体现信号相位的随机变化,量值是在某频率处dBc/Hz。
dBc体现比值概念,那么这是功率比值还是相位比值?答案是功率比值,对应相位随机变化的分布幅度和概率。
1.3. 什么是抖动(Jitter)相位噪声和抖动是对同一种现象的两种不同的定量方式。
相噪是在频域定标,抖动是在频域定标,两者可以相互转换:相位噪声L对应的线性功率P(f)=10^(L/10);频段(Δf=f2-f1)内,功率密度积分,对应相位变化ΔΦ=sqrt(2*∫ P(f)df),即剩余调相;对于频率为fc的信号,其时域抖动jitter = ΔΦ/(2*π*fc)。
由相噪结果计算得来的抖动(均方根值)数值单位是s,对应相应相噪分析的频段(频偏),多个频段的抖动数值可以通过均方根值合成一个数值,对应整个频段的抖动值。
2. 相噪测试方法2.1. 频谱仪频谱分析法理解相位噪声(功率比值):测试频率f0的信号功率P0(dBm),在f0+Δf频率偏移处读取的功率密度值P1(dBm/Hz),对应相位噪声L(dBc/Hz)。
2.2. 信号源分析仪– PLLPLL鉴相法理解相位噪声(相位变化的功率谱比值):信号Signal = Cos(wt+Φ(t))信号的初相Φ(t)在时域的抖动,数字化转换为频域功率谱(FFT),对应相位噪声L(dBc/Hz)。
处于灵敏度的考虑,信号源分析仪通常有互相关的功能。
简而言之,信号与分析仪内置两个独立的PLL系统,被测信号进入两个PLL 后,产生两个带噪声的直流信号;通过相关运算,将PLL内置参考源的噪声归零,仅剩被测信号的相噪。
2.3. 信号源分析仪–数字解调将被测信号Signal = Cos(wt+Φ(t))量化为I/Q数据后,直接解调分析Φ(t)。
相位噪声vs时间抖动
相位噪声vs时间抖动每当介绍相位噪声测试方案时,都会提到时间抖动,经常提到二者都是表征信号短期频率稳定度的参数,而且是频域和时域相对应的参数。
正如题目所示,相位噪声与时间抖动有着一定的关系,那么相噪是与哪种类型的抖动相对应,彼此之间又有着怎样的数学关系,这些疑问都将在文中找到答案。
1. 相位噪声与时间抖动概述相位噪声通常是针对CW信号而言的,是表征信号频谱纯度的非常重要的参数,衡量了信号频率的短期稳定度。
相位噪声是频域的参数,在时域还有一个与之对应的参数——随机抖动,二者之间存在一定的数学关系,可以相互转换。
在前面关于相位噪声测试的文章中,给出了IEEE早期关于相噪的定义,同样的,关于时间抖动,SONET规范也给出了相应的定义:“Jitter is defined as the short-term variations of a digital signal’s significant instants from their idealpositions in time”.抖动定义中给出了三个要素:(1) significant instants,通常是指信号的上升沿或者下降沿;(2) ideal positions in time,这是指信号上升沿或下降沿在时间维度上的理想位置;(3) short-term variations,信号实际上升沿或下降沿相对于理想位置时间偏移的短期波动。
虽然定义中只提到了数字信号,但实际上具有普遍适用性,当然对于CW信号也是适用的。
上述定义所给出的是一种综合性抖动,按照不同的原因机制,又可以分解为多种不同的抖动分量,包括:随机抖动,周期性抖动,数据相关抖动,占空比失真等。
CW信号可以理解为一种特殊的数字码流信号,理论上只有随机抖动和周期性抖动这两种分量。
随机抖动是由宽带噪声引起的,周期性抖动是由串扰引起的,从产生机制上讲,都相当于对信号进行了调频或者调相。
高端的频谱仪及专业的相噪测试设备,除了能够给出相位噪声,还可以测试载波附近的spur。
rms jitter和phase noise换算公式(一)
rms jitter和phase noise换算公式(一)RMS Jitter和Phase Noise换算公式本文介绍了RMS Jitter和Phase Noise之间的换算公式,以及相关的例子和解释。
RMS Jitter公式RMS Jitter是衡量信号时钟或数据时序稳定性的指标,通常用ps (皮秒)作为单位。
下面是RMS Jitter的计算公式:RMS Jitter = sqrt(Integrated Phase Noise^2 * Bandwidth) 其中,Integrated Phase Noise表示在一定带宽范围内的相位噪声的积分值,通常用rad^2/Hz作为单位,而Bandwidth表示带宽,单位为Hz。
Phase Noise公式Phase Noise是描述信号频率稳定性的指标,通常用dBc/Hz(相对于载波的分贝)作为单位。
Phase Noise与RMS Jitter之间可以通过以下公式进行换算:Phase Noise (dBc/Hz) = 20 * log10(Integrated Phase Noise / Carrier Frequency)其中,Carrier Frequency表示信号的载波频率,单位为Hz。
换算公式举例假设有一个信号,其Carrier Frequency为1 GHz(即1e9 Hz),Integrated Phase Noise为1e-12 rad^2/Hz,带宽为1 Hz。
我们可以通过以上公式计算出对应的RMS Jitter和Phase Noise值。
计算RMS JitterRMS Jitter = sqrt(1e-12 * 1) = 1e-6 ps因此,该信号的RMS Jitter为1e-6 ps。
计算Phase NoisePhase Noise (dBc/Hz) = 20 * log10(1e-12 / 1e9) = -200dBc/Hz因此,该信号的Phase Noise为-200 dBc/Hz。
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相位噪声和抖动jitter的概念及估算方法时钟频率的不断提高使和在系统时序上占据日益重要的位置。
本文介其概念及其对系统性能的影响,并在电路板级、芯片级和单元模块级分别提供了减小相位噪声和抖动的有效方法。
随着通信系统中的时钟速度迈入GHz级,相位噪声和抖动这两个在模拟设计中十分关键的因素,也开始在数字芯片和电路板的性能中占据日益重要的位置。
在高速系统中,时钟或振荡器波形的时序误差会限制一个数字I/O接口的最大速率,不仅如此,它还会增大通信链路的误码率,甚至限制A/D转换器的动态范围。
在此趋势下,高速数字设备的设计师们也开始更多地关注时序因素。
本文向数字设计师们介绍了相位噪声和抖动的基本概念,分析了它们对系统性能的影响,并给出了能够将相位抖动和噪声降至最低的常用电路技术。
什么是相位噪声和抖动?相位噪声和抖动是对同一种现象的两种不同的定量方式。
在理想情况下,一个频率固定的完美的脉冲信号(以1 MHz为例)的持续时间应该恰好是1微秒,每500ns有一个跳变沿。
但不幸的是,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。
这种不确定就是相位噪声,或者说抖动。
抖动是一个时域概念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。
通常,10 MHz以下信号的周期变动并不归入抖动一类,而是归入偏移或者漂移。
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。
造成确定性抖动的来源主要有4种:1. 相邻信号走线之间的串扰:当一根导线的自感增大后,会将其相邻信号线周围的感应磁场转化为感应电流,而感应电流会使电压增大或减小,从而造成抖动。
2. 敏感信号通路上的EMI辐射:电源、AC电源线和RF信号源都属于EMI源。
与串扰类似,当附近存在EMI辐射时,时序信号通路上感应到的噪声电流会调制时序信号的电压值。
3. 多层基底中电源层的噪声:这种噪声可能改变逻辑门的阈值电压,或者改变阈值电压的参考地电平,从而改变开关门电路所需的电压值。
4. 多个门电路同时转换为同一种逻辑状态:这种情况可能导致电源层和地层上感应到尖峰电流,从而可能使阈值电压发生变化。
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。
随机抖动最基本的一个特性就是随机性,因此我们可以用高斯统计分布来描述其特性。
例如,对一个只包含随机抖动因素的时钟振荡器的振荡周期进行100次连续测量,测量结果会呈高斯分布(或称正态分布)。
在其均值加减1个标准差的范围内包含了所有周期测量数据的68.26%,在其均值+/- 2倍标准差的范围内包含所有测量数据的95.4 %,+/- 3倍标准差范围内包含99.73%的测量数据,+/- 4倍标准差范围内包含99.99366%的测量数据。
从这种正态分布中,我们可以得到两种常见的抖动定义:1. 峰峰值抖动,即正态曲线上最小测量值到最大测量值之间的差距。
在大多数电路中,该值会随测量样本数的增多而变大,理论上可达无穷大。
因此,这种测量意义不大。
2. RMS(均方根)抖动,即正态分布一阶标准偏差的值。
该值随样本数的增加变化不大,因而这种测量较有意义。
但这种测量只在纯高斯分布中才有效,如果分布中存在任何确定性抖动,那么利用整个抖动直方图上的一阶方差来估计抖动出现的可能性就是错误的。
3. 多个随机抖动源可以用RMS方式相加。
但要得到总的抖动,需要利用峰峰值,以便将随机抖动与确定性抖动相加。
相位噪声是频率域的概念相位噪声是对信号时序变化的另一种测量方式,其结果在频率域内显示。
图2用一个振荡器信号来解释相位噪声。
如果没有相位噪声,那么振荡器的整个功率都应集中在频率f=fo处。
但相位噪声的出现将振荡器的一部分功率扩展到相邻的频率中去,产生了边带(sideband)。
从图2中可以看出,在离中心频率一定合理距离的偏移频率处,边带功率滚降到1/fm,fm是该频率偏离中心频率的差值。
相位噪声通常定义为在某一给定偏移频率处的dBc/Hz值,其中,dBc是以dB为单位的该频率处功率与总功率的比值。
一个振荡器在某一偏移频率处的相位噪声定义为在该频率处1Hz带宽内的信号功率与信号的总功率比值。
在图2中,相位噪声是用偏移频率fm处1Hz带宽内的矩形的面积与整个功率谱曲线下包含的面积之比表示的,约等于中心频率处曲线的高度与fm处曲线的高度之差。
该曲线显示的是一个带噪声相角的振荡器的功率谱,这些噪声相角自身的波动见图3。
图2所示为振荡器的功率谱,而图3所示为噪声相角的谱,也叫相位波动的谱密度。
对于距离中心频率足够远的偏移频率,从图2所示功率谱中测得的以dBc/Hz为单位的相位噪声等于图3中所示的该频率处相位波动谱密度的值。
图3中的密度谱是以对数坐标表示的,其中,相位噪声边带以1/fm2或20 dB/十倍频程的速度下降。
实际上,在噪声边带中的某些地方,随着相关噪声过程的不同,相位噪声可能会以1/f3、 1/f2甚至 1/f0的速度下降。
下降速度为1/f2的区域被称作“白色频率”变化区,这个区域中的相位变化是由振荡器周期中白色的或非相关的波动引起的。
振荡器在该区域中的行为由振荡器电路中元件的热噪声决定。
当偏移频率足够低时,元件的闪烁噪声通常也会起作用,导致该区域的谱密度以1/f3的速度下降。
此外,还有一点值得注意,当图3中偏移频率趋于0时,边带噪声会趋于无穷大。
这恰好与自由运行振荡器中理应出现的时序抖动行为相符。
如何将相位噪声转换为抖动如前所述,抖动和相位噪声所描述的是同一现象的特征,因此,如果能从相位噪声的测量结果中导出抖动的值将是有意义的。
以下介绍推导方法:每个振荡器都有其相位噪声图,图4给出一个例子。
该图中绘出的是从12 kHz到 10 MHz这个频带范围内,某振荡器的相位噪声情况。
图中,L(f)以功率谱密度函数的形式给出了边带噪声的分布,单位为dBc。
中心频率的功率并不重要,因为抖动只反映了相位噪声(即调制)与“纯”中心频率处的相对功率值。
边带的总噪声功率可以由L(f)函数在整个感兴趣频段内(在本例中,即12 KHz到 10 MHz频段内)积分得到。
计算得到的是相位调制噪声在该频段内的功率,而相位调制正是造成抖动的原因。
由此,我们还能用如下的定积分推出RMS抖动的值。
下式可求得该噪声功率造成的RMS抖动:抖动值还可以用其他单位表示,例如单位时间(UI)或时间。
将上式除以以弧度为单位的中心频率就可以将抖动单位转换为时间,见下式:利用图4所绘的噪声功率值,我们可以计算一个312.5MHz振荡器的RMS抖动。
将相位噪声曲线在12 kHz到20 MHz范围内积分,得到-63 dBc:因此可以得到如下式所示的RMS相位抖动值,单位为弧度:2.仔细布线:只要可能,就要避免出现寄生信号,因为这种信号可能会通过串扰或干扰对信号通路产生影响。
走线应该越短越好,而且不应与承载高速开关数字信号的走线交叉。
如果采用了差分信号收发系统,那么两条差分信号线就应尽可能靠近,这样才能更好地利用其固有的共模噪声抑制特性。
总而言之,要想尽可能减小抖动,就必须在所有设计层上都小心谨慎。
高速数字设计师在设计过程的每一步都应考虑相位噪声和抖动的影响。
2.仔细布设信号通路:在对敏感时序信号通路进行布线时必须小心,而且走线越短越好,还应避免与任何数字信号线交叉。
只要条件允许,最好将这些信号通路均在屏幕上显示出来。
例如,一条在第二层金属平面上的信号通路可以夹在第一层和第三层金属平面之间,而第一层和第三层金属平面均连接到一个干净的地上。
怎样将芯片中的相位噪声和抖动降至最低5.使用一个单独的干净地层:在电路设计中,最好将数字电路的电源与敏感的模拟电路(如振荡器或PLL)的电源分开。
数字电路,尤其是高驱动输出数字电路的电源很可能会引入噪声,而且这种电源一旦用于时序电路,那么也会成为增大抖动的一个主要原因。
因此,对PLL这样的电路甚至可以利用电源滤波来进一步减小电源噪声的影响。
在设计单元模块时可以采用以下技术来减小抖动:1.利用尾电流--时序电路中使用的电流与相位噪声之间有一个直接的关系。
例如,增大一对差分对的尾电流必定导致抖动性能得到改善。
于是我们就必须在降低抖动和缩减功耗之间寻求一个平衡,在适当之处选择性地增大最敏感电路的电流。
2.仔细布局--在对那些可能引起相位噪声的单元进行布局时必须小心,匹配元件(例如连接到一对差分对的输入)应方向相同,而且尽可能对称布局。
该方法会使应匹配的元件具有同样的处理斜率(process gradients),因而有助于改善元件之间的匹配程度。
电阻应尽可能宽,以减小Delta W效应。
如果可能,应在整个电路中使用同一种类,甚至尺寸和阻值都相同的电阻来帮助跟踪工艺和温度的所有变化。
怎样将电路板上的相位噪声和抖动降至最低而同样的312.5 MHz振荡器的典性总抖动值在5ps RMS左右。
4.保持基底和地的干净:基底噪声和地噪声是造成确定性抖动的主要原因。
在一个有多路同步数字输出的芯片内,地线反弹噪声(ground bounce)可能会达到几百毫伏,甚至1伏。
为了降低地线反弹噪声,芯片上应该有尽可能多的电源对,而且这些电源对应尽可能靠近数字输出。
1.差分信号收发:即使进入芯片的是单端信号,最好也在芯片中将其转换为差分信号,原因同上节所述。
3.恰当选择缓冲器大小:如果用缓冲器在模块间分配信号,那么必须注意驱动强度的选择。
驱动不足会造成信号上升/下降沿过缓,给噪声以可乘之机。
电路板设计师可以通过两种关键技术降低板上的确定性信号抖动:最终,我们计算得到的0.72 ps RMS的抖动值只在最大抖动中占很小的比例。
怎样将单元模块中的相位噪声和抖动降至最低还可以将该抖动值单位转换为皮秒:在芯片级上,可以使用以下设计技术将抖动降至最低:1.完全以差分形式收发信号:诸如LVDS或PECL等一些以差分方式收发信号的惯例,都能极大降低确定性抖动的影响,而且这种差分通路还能消减信号通路上的所有干扰和串扰。
由于这种信号收发系统对共模噪声本来就有高度抑制能力,因此差分形式本来就有消除抖动的趋向。