示波器进行时钟抖动测试的精度
示波器的时间测量和时钟同步技巧
示波器的时间测量和时钟同步技巧示波器是在电子行业中广泛使用的一种测量仪器，其主要功能是展示电压随时间的变化情况，并进行各种信号的分析和测量。
然而，在使用示波器进行时间测量时，由于外部环境的干扰和示波器本身的误差等原因，可能存在一定的不准确性。
因此，本文将介绍一些示波器的时间测量和时钟同步技巧，以提高测量结果的准确性和可靠性。
一、示波器的时间测量技巧1. 选择合适的触发源：在进行时间测量时，触发源的选择非常重要。
触发信号的稳定性和准确性将直接影响到示波器的测量结果。
因此，根据具体需求选择合适的触发源，如外部触发、内部触发或自动触发等。
2. 合理设置时间基准：示波器的时间基准是进行测量的基础，因此必须正确设置和校准时间基准。
可以使用外部时间基准或内部时间基准，通过与标准时间源进行对比和校准，确保时间测量的准确性。
3. 调整水平和垂直缩放：在进行时间测量时，通过调整示波器的水平和垂直缩放，可以使观测信号完整地显示在示波器的屏幕上，从而准确地进行时间测量。
二、示波器的时钟同步技巧1. 外部时钟同步：当需要对示波器进行时间同步时，可以通过外部设备提供的时钟信号进行同步。
将外部时钟源连接到示波器的外部时钟输入端口，并确保外部时钟源的稳定性和准确性，以实现示波器的时钟同步。
2. 内部时钟校准：示波器的内部时钟是进行时间测量的关键，因此需要定期校准示波器的内部时钟。
可以使用标准时间源进行校准，根据校准结果调整示波器的内部时钟，以确保示波器测量结果的准确性。
3. 信号触发和同步：在进行时钟同步时，需要确保待测信号与示波器的时钟信号同步。
可以通过信号触发设置和同步信号源的选择来实现信号的触发和同步，从而保证测量结果的准确性。
总结：对于示波器的时间测量和时钟同步技巧，需要充分考虑信号触发和同步，选择合适的触发源和时钟源，并进行适当的调整和校准。
只有确保示波器的测量准确性和时钟同步性，才能得到可靠的测量结果，并满足实际应用的需求。
时钟抖动度量指标和测试方法概述
PAGE 068定位导航与授时Positioning,Navigation and Timing时钟抖动度量指标和测试方法概述■ 龙丹（海军工程大学 430033）数字通信系统中，时钟抖动是影响通信质量的因素之一，在系统设计、设备研制、工程验收等各环节抖动指标是必须考虑的。
本文介绍了通信中常用的抖动概念、分类、度量指标和测试方法，并对时钟设备抖动指标测试进行了描述。
最后对抖动测试的发展方向进行了展望。
In digital communication systems, clock jitter is one of the factors that affect communication quality, and jitter indicators must be considered in various links such as system design, equipment development, and engineering acceptance. This article introduces the jitter concepts, classifications, metrics and test methods commonly used in communications, and describes the jitter index test of clock equipment. Finally, the development direction of jitter test is prospected.时钟抖动 高速时钟同步Clock jitter; high-speed clock synchronizationDoi:10.3969/j.issn.1673-5137.2021.02.010摘 要Abstract关键词Key Words１． 背景ITU-T G.810标准中抖动的定义是“数字信号的各个有效瞬时相对其当时的理想位置（相位）的短期性偏离”，相位偏离的频率称为抖动频率，“短期”指变化的频率大于或等于10Hz（这里是通信领域传统的定义，其他领域对抖动可能有不同的定义）[1]。
如何设置示波器来完美测量抖动
如何设置示波器来完美测量抖动对抖动完美测量的一半工作量都在于如何设置示波器。
我们的目标是捕获并显示出信号在系统环境下的真实情况。
因为每个实验室都有实时示波器，有必要知道如何去操作它们。
抖动测量对环境特别敏感，所以要想办法针对各种抖动优化测试环境。
首先要选取具备合适带宽的设备。
如果带宽太窄，测试得边沿速率就会很低。
低的沿速率会将幅度噪声更多的转化为时域错误。
但是，如果带块太大，也只会增加测试中的热噪声和散粒噪声从而提高噪底。
在NRZ码流来讲，一个经验规则就是选取带宽为码率的1.8倍。
接下来，尽量提高采样率，避免发生由于欠采样而发生的混叠效应。
理论上，采样速率至少是信号最高基频的两倍；实际上，捕获过程中的模拟信号整形和数据变换会留有余量，因此示波器真正需要的采样速率是最高基频的2.5到3倍。
所以，示波器的带宽采样速率比大概为1到3。
对于减小ADC量化误差来讲增大仪器的纵向解析度很重要。
调节电压/ 刻度旋钮直到图形正好进入屏幕的垂直范围。
过度就会使ADC变化饱和，不满就会减低SNR。
测量TIE抖动时时基设置也很重要，因为这项设置相当于可调的高通滤波器。
时基会设置捕获时的最小TIE频率（示波器带宽决定最高抖动频率）。
同样，确定测试数据码型中包含有正确的频谱成分范围，并且只含有实数频谱成分。
当采用PRBS码型时，码型长度要足够长保证捕获到低频分量，同时又不能超过仪器的存储范围。
始终减少触发与第一个采样点间的延时。
信号被触发后，定时的不确定与时基等待采样数据的长短成正比。
减少延时降低了这种不确定性，因此减低。
时钟精度测量实验操作指南
时钟精度测量实验操作指南时钟精度是衡量时间计量设备准确性的重要指标，对于各行各业的时间同步与频率控制都具有重要的意义。
本篇文章将详细介绍时钟精度测量实验的操作指南，以帮助读者进行精确的实验研究。
1. 实验前准备在进行时钟精度测量实验前，需要先准备以下物品：高精度时钟源、信号发生器、频率计、示波器、计算机等。
确保这些设备都处于正常工作状态，并进行时代校准。
2. 设置实验环境实验环境对时钟精度测量有重要影响，因此需要选择一个尽可能稳定的实验环境。
避免温度变化过大、气流扰动、电磁辐射等因素对实验结果产生干扰。
确保实验台面平整稳固，并将实验设备放置在不易受干扰的位置。
3. 连接设备将高精度时钟源、信号发生器、频率计、示波器和计算机依次连接起来。
注意正确连接各个设备的输入输出接口，并检查连接是否牢固。
4. 设置实验参数根据实验需求，设置相应的实验参数。
包括时钟精度测量范围、采样频率、计算方法等。
在设置参数时要注意对各个设备进行校准，以保证实验的准确性。
5. 开始测量在设置好实验参数后，可以开始进行时钟精度测量了。
首先，使用信号发生器发送规律的时钟信号给高精度时钟源，作为输入信号。
然后，在频率计和示波器上观察和记录输出信号的波形和频率。
6. 数据分析与处理测量完实验数据后，需要对数据进行分析和处理。
可以使用计算机软件进行数据采集和处理，生成相应的图表和曲线。
通过对数据的分析可以评估时钟的性能和精度，以及可能存在的误差源。
7. 误差控制在进行时钟精度测量实验时，需要注意误差的控制。
将实验环境保持稳定，避免瞬态干扰的影响；进行实验前对设备进行校准，确保其准确性；合理选择实验参数，以使实验结果更加可靠准确。
8. 实验结果分析通过对实验结果的分析，可以评估时钟精度的高低。
如果实验结果满足要求，说明时钟的性能较好，可以满足实际应用需求。
如果实验结果不理想，需要进一步分析并找出问题的原因，进行调整和改进。
总结：时钟精度测量实验是一项复杂和精细的工作，需要仔细操作和严谨的实验设计。
时钟抖动的定义与测量方式
译自： SiT-AN10007 Rev 1.2 January 2014Clock Jitter Definitions and Measurement Methods时钟抖动的定义与测量方式[译]懒兔子1 简介抖动是实际信号的一组边沿与理想信号之间的偏差（兔子：说白了，抖动就是实际情况和理想情况不一样，差别越大抖动越大）。
时钟信号的抖动通常由系统中的噪声或其他干扰因素引起。
影响因素包括热噪声、电源变化（波动）、负载的状况（负载也可以反过来影响时钟信号）、设备噪声和临近电路耦合进来的干扰。
2 抖动的分类抖动可以通过许多方式测量（不同方式测量到的抖动被分别加以定义），以下是主要的抖动分类：1. 周期抖动（Period Jitter）2. 相邻周期间的抖动（Cycle to Cycle Period Jitter）3. 长时间抖动（Long Term Jitter）4. 相位抖动（Phase Jitter）5. 单位时间间隔抖动（TIE，Time Interval Error）2.1 周期抖动周期抖动是时钟信号的实际周期长度与理想周期长度之间的偏差，测量样本为数目不定（随机）的一组周期。
如果给定一定数目的单个时钟周期，我们就可以通过测量每个周期的长度并计算平均的周期长度，以及这些时钟周期的标准差和峰峰值（peak-to-peak value）。
这里所说的标准差和峰峰值也分别被称为RMS抖动和Pk-Pk周期抖动。
许多文献将周期抖动直接定义为被测时钟周期与理想周期之间的误差。
但是真实情况下很难对理想周期进行量化。
如果我们用示波器观察一个标称100MHz的晶振，测得的平均时钟周期却可能是9.998ns，而不是理想的10ns。
所以退而求其次，通常将平均周期作为理想周期看待（兔子：因为实际周期都是在理想值周围按照一定规律分布的，如果测量时间足够长，得到的平均值就可以非常接近理想值）。
2.1.1 周期抖动的应用周期抖动对于计算数字系统的时序裕量十分有用。
抖动测量的三种方法
抖动测量三种有效方法只要测试数据通信IC或测试电信网络，就需要测试抖动。
抖动是应该呈现的数字信号沿与实际存在沿之间的差。
时钟抖动可导致电和光数据流中的偏差位，引起误码。
测量时钟抖动和数据信号就可揭示误码源。
测量和分析抖动可借助三种仪器：误码率(BER)测试仪，抖动分析仪和示波器(数字示波器和取样示波器)。
选用哪种仪器取决于应用，即电或光、数据通信以及位率。
因为抖动是误码的主要原因，所以，首先需要测量的是BER。
若网络、网络元件、子系统或IC的BER超过可接受的限制，则必须找到误差源。
大多数工程技术人员希望用仪器组合来跟踪抖动问题，先用BER测试仪、然后用抖动分析仪或示波器来隔离误差源。
BER测试仪制造商需要测量其产品的BER，以保证产品符合电信标准。
当需要表征数据通信元件和系统时，BER测试对于测试高速串行数据通信设备也是主要的。
BER测试仪发送一个称之为伪随机位序列(PRBS)的预定义数据流到被测系统或器件。
然后，取样接收数据流中的每一位，并对照所希望的PRBS图形检查输入位。
因此，BER 测试仪可以进行严格的BER测量，有些是抖动分析仪或示波器不可能做到的。
尽管BER测试仪可进行精确的BER测量，但是，对于10-12BER(每1012位为1位误差)精度的网络或器件测试需数小时。
为了把测试时间从数小时缩短为几分钟，BER测试仪采用“BERT scan”技术，此技术用统计技术来预测BER。
可以编程BER测试仪在位时间(称之为“单位间隔”或“UI”)的任何点取样输入位。
“澡盆”曲线表示BER是取样位置的函数。
若BER测试仪检测位周期(0.5UI)中心的位，则抖动引起位误差的概率是小的。
若BER测试仪检测位于靠近眼相交点上的位，则将增大获得抖动引起位误差的似然性。
抖动分析仪BER测试仪不能提供有关抖动持性或抖动源的足够信息。
抖动分析仪(往往称之为定时时间分析仪或信号完整性分析仪)可以测量任何时钟信号的抖动，并提供故障诊断抖动的信息。
如何用示波器进行ps级时间精度的测量
如何用示波器进行ps级时间精度的测量――BJLK 在很多领域如雷达、航天、测绘、高能物理、科研、通信系统中都需要对多个通道间的时间间隔进行精确测量，对于一些极端的应用，要求多通道时间间隔的测试的误差要在50ps以下甚至更小，如何尽量克服测量仪器本身的限制以进行如此高精度的时间参数测量呢？本文以Agilent示波器为例，提供了一种方法。
要进行ps级时间测量，首先需要示波器的带宽和采样率不能太低，否则信号失真会带来测量误差。
Agilent的90000系列示波器可以提供13GHz的带宽以及40G/s的采样率，采样点的间隔可以达到25ps，再通过插值，单一通道的时间测量精度可以<5ps，初步提供了精确测量的可行性。
下一步就是如何校正示波器不同通道的时延差以进行多通道时间间隔的精确测量。
示波器前面板上有快沿的校准输出信号（Aux Out），可以把这个校准信号依次连接各个通道，按照校准界面的提示依次完成各个通道的时延和衰减的校准。
具体方法和可以参考示波器Service Guide的说明。
校准完成后通道间的时延误差可以控制在ps量级（<30ps）。
校准可以在现场由用户自己完成，当观察到当前时间相对上次校准时间超过半年或校准温度差别超过5摄氏度时需要重新校准。
通过以下方法可以进一步验证和减小通道间的时延：把示波器的Aux Out输出设为DemoClk输出，经过功分器分成2路，用2根等长的电缆分别送到示波器的2个输入通道并打开平均模式。
测量2个通道上升沿的时间差T1。
然后互换2根BNC电缆，再测量2个通道上升沿的时间差T2。
则此时示波器2个通道间的时延差为(T1+T2)/2。
然后通过在通道skew设置中把这个值输入手动进一步调整延时。
然后再次测量T1和T2，确认T1约等于-T2。
通过以上方法，示波器2个通道间的时延误差和测试电缆不等长所造成的误差基本被消除掉，由于其它不确定性所造成的通道时延误差可以控制在10ps之内。
示波器的测量精度和准确性分析
示波器的测量精度和准确性分析示波器是一种广泛应用于电子测量和实验的仪器。
在电路设计和故障排除中，精确的测量结果对于确保电路性能和可靠性至关重要。
因此，了解示波器的测量精度和准确性是十分重要的。
一、测量精度示波器的测量精度指示波器测量结果与被测波形真实值之间的差异程度。
测量精度受到示波器本身技术特性和测量环境等因素的影响。
1. 垂直测量精度垂直测量精度是指示波器对输入信号幅值的测量精度。
它受到示波器的增益线性度、输入缓冲放大器的噪声以及示波器的垂直分辨率等因素的影响。
增益线性度指的是示波器在不同设置下的放大倍数是否准确。
如果示波器的线性度不高，测量结果将存在明显的偏差。
2. 水平测量精度水平测量精度是指示波器对时间和频率的测量精度。
它受到示波器时间基准的稳定性、水平缩放的准确性以及示波器的时间分辨率等因素的影响。
时间基准的稳定性是指示波器的时间刻度是否准确及其长期稳定性。
若时间基准不可靠，测量结果将受到很大影响。
二、准确性准确性是指示波器测量结果与被测信号真实值之间的接近程度。
示波器的准确性主要与校准有关，校准是确保示波器测量结果准确的重要手段。
1. 定期校准定期校准是示波器维持准确度的重要方法。
示波器制造商通常建议用户在使用一段时间后进行定期校准。
通过校准，可以检查和调整示波器各个测量通道的增益、偏移、时间基准以及补偿等参数，确保测量结果准确。
2. 外部标准使用外部标准是进行示波器校准的一种常见方法。
外部标准可以是已知准确度的信号源或者其他经过校准的设备，通过与示波器进行比较，确定示波器的测量偏差，并进行修正，从而提高示波器的准确性。
三、提高测量精度和准确性的方法1. 注意测量环境示波器的测量精度和准确性受到测量环境的影响。
应尽量避免电磁干扰和温度变化等因素对示波器的影响，确保测量结果的可靠性。
2. 合理选择示波器根据具体需求，在选择示波器时考虑其技术指标和功能。
对于要求较高的应用场景，需要选择具有高精度和准确性的示波器，以确保测量结果的可靠性。
示波器时基精度
示波器的时基精度是示波器的重要性能指标之一，它决定了示波器在测量信号时所能提供的时间测量范围和精度。
时基精度越高，示波器在测量信号时能够提供更准确的时间测量结果，从而更好地反映出信号的真实情况。
在一般情况下，示波器的时基精度越高，其性能越好，价格也越高。
但是，对于大多数用户来说，选择一款具有较高时基精度和较低价格的中档示波器就已经足够满足需求了。
因此，在选择示波器时，需要根据自己的实际需求和经济状况来决定。
在具体应用中，示波器的时基精度对于测量不同类型的信号也有不同的影响。
对于周期性信号的测量，时基精度越高，能够更好地反映出信号的周期性特征。
对于非周期性信号的测量，时基精度的高低也会对测量结果产生一定的影响。
因此，在选择示波器时，需要根据所测信号的类型和特点来选择合适的示波器型号和参数。
另外，在使用示波器进行测量时，还需要注意一些细节问题。
例如，需要将示波器的探头与被测信号正确连接，避免由于接触不良或信号短路而影响测量结果。
同时，还需要注意示波器的垂直档位和水平档位是否适合被测信号的特点，避免由于档位设置不当而影响测量结果的准确性。
此外，在进行长时间的测量时，需要注意示波器的稳定性问题，避免由于示波器本身的原因而导致测量结果不准确。
总之，示波器的时基精度是影响其性能的一个重要指标，它决定了示波器在测量信号时的精度和准确性。
在选择示波器时，需要根据自己的实际需求和经济状况来决定是否选择具有较高时基精度和较低价格的中档示波器。
在使用示波器进行测量时，需要注意一些细节问题，如探头连接、档位设置和稳定性等。
这些细节问题将有助于获得更准确、更可靠的测量结果。
时钟抖动测试方法
时钟抖动测试方法
时钟抖动测试是一种用于测试时钟稳定性的方法。
时钟抖动是指时钟
信号在短时间内发生的微小波动，这种波动可能会导致系统出现错误。
因此，时钟抖动测试对于保证系统的稳定性和可靠性非常重要。
时钟抖动测试的方法有很多种，下面介绍一种常用的方法：
1. 准备测试设备：需要一台高精度的频率计和一台信号发生器。
2. 设置信号发生器：将信号发生器的频率设置为需要测试的时钟频率，并将输出信号连接到频率计上。
3. 测量时钟频率：使用频率计测量时钟的频率，并记录下来。
4. 生成测试信号：使用信号发生器生成一个频率为1Hz的正弦波信号，并将其连接到示波器上。
5. 观察示波器波形：在示波器上观察正弦波信号的波形，如果波形出
现了明显的抖动，则说明时钟存在抖动问题。
6. 分析测试结果：根据示波器上观察到的波形，可以分析出时钟的抖
动情况。
如果抖动很小，则说明时钟稳定性较好；如果抖动较大，则需要进一步调整时钟频率或者更换时钟源。
需要注意的是，时钟抖动测试需要在实验室等稳定的环境下进行，避免外界干扰对测试结果的影响。
此外，测试时钟的频率应该尽量接近实际使用时钟的频率，以保证测试结果的准确性。
总之，时钟抖动测试是一项非常重要的测试工作，可以帮助我们保证系统的稳定性和可靠性。
通过上述方法进行测试，可以有效地检测时钟抖动问题，并及时采取措施进行调整，从而提高系统的性能和可靠性。
基于数字示波器的高精度抖动测试方法
基于数字示波器的高精度抖动测试方法越来越多的高速计算机和通信系统开始采用高速串行总线在芯片间，背板间和系统设备间传送高速数据。
在串行数据传输过程中，任何微小的高速时钟和数据抖动都会对整个系统产生巨大的影响，在这种情况下，抖动已经成为设计高速数字系统成败的关键。
最典型的应用是传统的33M PCI 并行总线正在被采用高速串行技术的PCI-Express 取代，它的最新标准支持的数据率已经到5Gb/s，一个UI 的宽度才200ps，任何微小的抖动都会导致数据传输错误。
从当前各种高速串行总线和数据链路的定时余量规范中表明，在整个数字系统中更加严格地控制抖动是必须的。
只有全面有效的测试和分析抖动，其根本原因才能被隔离，从而针对引起系统抖动的原因来减少抖动，提高系统性能和稳定性。
像PCI-Express、FBD、InfiniBand、SerialATA 和DVI 等都对于时钟和数据抖动有明确要求。
本文针对示波器进行的实时抖动测试方法，探讨了影响抖动测试结果的关键因素。
典型的抖动测试方法为成功地设计高速数字系统，不仅需要理解什么是抖动，计算抖动的大小，还需要对不同的抖动分量进行隔离和分解，分析造成抖动的原因，进而避免在高速系统中出现抖动造成的系统故障。
在了解抖动测试前，明智选择合适的抖动测试工具和方法成为整个抖动测试工作的第一步。
目前有几种抖动测试工具可供选择，误码仪(BERT)直接测试系统的误码率，但是价位昂贵，功能单一，不适合设计人员和调试人员；采用时间间隔分析仪测试抖动也存在功能单一，抖动分析能力不足的限制。
高性能数字示波器成为当前最流行的抖动测试工具。
对于数字示波器而言，典型的抖动测试方法主要有2 种：1) 采用数字存储示波器的等效采样模式或直接使用采样示波器，通过直方图统计测量定时抖动。
等效采样的缺点是无法消除示波器自身的触发抖动对测试结果的影响，并且由于它采用的是多次触发、多次采。
如何进行1ps以下时钟抖动的测量？
如何进行1ps以下时钟抖动的测量？在上篇“示波器的抖动测量能力”一文中，我们讲到了示波器做抖动测量的极限能力。
有读者留言说用示波器测量100MHz时钟的效果不好。
其实那篇文章正是要讲一下为什么测量效果不好，以及什么时候抖动测量不应该用示波器。
首先回顾一下上篇文章的结论：示波器测量到的抖动结果由3部分构成：示波器自身的采样时钟抖动、示波器底噪声转换成的抖动、被测信号的抖动。
现代高带宽示波器自身的采样时钟抖动已经可以做得非常好，基本都在500fs以下，好些的可以做到100fs以下，因此通常不是造成抖动测量误差的主要因素。
而由示波器底噪声转换成的抖动成分对于低速信号测量通常是不能忽略的。
为了把这个问题说透，数字君不惜血本，找来了一台32GHz带宽的示波器、一台64G波特率的误码仪、一台26.5GHz的频谱仪，来看个真实的实验。
做实验之前，我先把使用的这台示波器在不同带宽和量程下的底噪声指标放在这里，由于后面测试我们都使用的100mV/格的量程，所以重点看这个量程就行了。
在这个实验中，我们准备回答以下3个问题：1、对于100MHz时钟有没有可能测到1ps的抖动2、如何改善测量结果3、终极的方法是什么？本文提到的抖动值都为时钟信号的rms值，后面不再赘述。
首先我们用高速误码仪产生一个100MHz的时钟直接连接到示波器（想想都替误码仪委屈，64G的误码仪让我产生100MHz的时钟，呜呜~~）。
示波器设置为32GHz带宽、80G/s采样率、10M采样深度，然后进行多次采集并统计ClockTIE抖动。
下图是测量结果。
从测量结果看，TIE抖动的方差只有800多fs，是不是非常不错？是不是可以测到1ps以下的抖动？但是且慢，我这里能测到1ps以下的抖动，不代表您一定能测到。
区别在哪里？没错，有人已经想到了：产生100MHz的时钟，为什么要用64GBaud的误码仪？答案是：为了得到陡的边沿。
从上图的测量结果看，信号的上升时间只有14ps！对于我们做抖动计算来说，用的指标是斜率SlewRate，斜率反映的是信号单位时间上升的电压，可以认为上升时间越陡，斜率越大。
时钟的抖动测量与分析
时钟的抖动测量与分析和分解时钟的抖动可以分为随机抖动（Random Jitter，简称Rj）和固有抖动（Deterministic jitter），随机抖动的来源为热噪声、Shot Noise 和FlickNoise，与电子器件和半导体器件的电子和空穴特性有关，比如ECL 工艺的PLL 比TTL 和CMOS 工艺的PLL 有更小的随机抖动；固定抖动的来源为：开关电源噪声、串扰、电磁干扰等等，与电路的设计有关，可以通过优化设计来改善，比如选择合适的电源滤波方案、合理的PCB 布局和布线。
和串行数据的抖动分解很相似，时钟的抖动可以分为Dj 和Rj。
但不同的是，时钟的固有抖动中通常只有周期性抖动（Pj），不包括码间干扰（ISI）。
当时钟的上下边沿都用来锁存数据时占空比时钟（DCD）计入固有抖动，否则不算固有抖动。
时钟抖动测量方法在上个世纪90 年代，抖动的测量方法非常简单,示波器触发到时钟的一个上升沿，使用余辉模式，测量下一个上升沿余辉在判定电平上（通常为幅度的50％）的水平宽度。
测量水平宽度有两种方法。
第一种使用游标测量波形边沿余辉的宽度，如下图4 所示。
由于像素偏差或屏幕分辨率(量化误差) 会降低精度，而且引入了触发抖动，所以这种方法误差较大。
第二种使用直方图，对边沿余辉的水平方向进行直方图统计，如下图5 所示。
测量直方图的最左边到最右边的间距即为抖动的峰峰值（168 皮秒）。
这种方法的缺点是：引入了示波器的触发抖动；一次只测量一个周期，测试效率低，某些出现频率低的抖动在短时间内不能测量到。
随着测试仪器技术的发展与进步，目前，示波器的抖动分析软件不再是测量一两个周期波形后分析抖动，而是一次测量多个连续比特位，计算与统计所有比特位的抖动，测量的数据量非常大、效率非常高。
如下图6 所示为某50MHz时钟的Period 抖动测试，示波器的抖动测试软件可以一次测量所有周期的周期值，计算出抖动的峰峰值与有效值。
时钟抖动定义与测量方法
时钟抖动定义与测量方法引言以5G无线技术、电动汽车和先进移动设备为代表的应用大趋势正影响着全球社会，并将重塑未来的各个产业。
这些大趋势为电子产品，尤其是传感器和MEMS，提供了巨大的商机。
SiTime作为MEMS时钟解决方案的领先供应商，已经出货超过20亿颗MEMS时钟器件，拥有超过90％的MEMS时钟器件市场份额.。
SiTime的使命是为5G通讯、移动物联网、汽车和工业市场的客户解决最具挑战的时钟问题。
1、抖动的定义今天我们就来聊聊时钟抖动的定义与测量方法抖动是时钟信号边沿事件的时间点集合相对于其理想值的离散时序变量。
时钟信号中的抖动通常是由系统中的噪声或其他干扰导致的。
具体因素包括热噪声、电源变化、负载条件、器件噪声以及相邻电路耦合的干扰等。
2、抖动类型时钟信号抖动定义有多种主要如下：周期抖动(Period Jitter）相邻周期抖动(Cycle to Cycle Period Jitter)长期抖动 (Long Term Jitter)相位抖动 (Phase Jitter)时间间隔误差 (Time Interval Error or TIE)2.1 周期抖动周期抖动是时钟信号的周期时间相对于一定数量、随机选定的理想时钟信号周期的偏差。
如果我们能对一定数量的时钟周期进行测量，就可以计算出这一段时间测量窗口内的平均时钟周期以及其标准偏差与峰峰值。
我们通常将标准偏差和峰峰值分别称作RMS 值和Pk-Pk 周期抖动。
许多已发表的文献中往往将周期抖动定义为测得的时钟周期与理想周期之间的差异，但在实际应用中，想要量化理想周期往往有困难。
如果用示波器观察设定频率为 100 MHz 的振荡器的输出，测得的平均周期可能是9.998 ns，而非理想周期的10 ns。
因此，在实际测量中可将测量时间窗口内的平均周期视为理想周期。
2.1.1 周期抖动应用周期抖动在数字系统中的时序冗余度计算方面非常实用。
例如，在一个基于微处理器的系统中，处理器在时钟上升之前需要 1 ns的数据建立时间。
时钟的抖动测量与分析
时钟的抖动测量与分析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。
另外，用于射频电路的时钟通常也需测量其TIE抖动（相位抖动）。
在并行总线系统中，通常重点关注period jitter和cycle to cycle jitter。
比如在共同时钟总线（common clock bus）中（如图3所示），完整的数据传输需要两个时钟脉冲，第一个脉冲用于把数据锁存到发送芯片的IO Buffer，第二个脉冲将数据锁存到接收芯片中，在一个时钟周期内让数据从发送端传送到接收端，当发送端到接收端传输延迟（flight time）过大时，数据的建立时间不够，传输延迟过小时，数据的保持时间不够；同理，当这一个时钟的周期值偏大时，保持时间不够；周期值偏小时，建立时间不够。
时钟抖动的定义与测量方式
译自： SiT-AN10007 Rev 1.2 January 2014Clock Jitter Definitions and Measurement Methods时钟抖动的定义与测量方式[译]懒兔子1 简介抖动是实际信号的一组边沿与理想信号之间的偏差（兔子：说白了，抖动就是实际情况和理想情况不一样，差别越大抖动越大）。
时钟信号的抖动通常由系统中的噪声或其他干扰因素引起。
影响因素包括热噪声、电源变化（波动）、负载的状况（负载也可以反过来影响时钟信号）、设备噪声和临近电路耦合进来的干扰。
2 抖动的分类抖动可以通过许多方式测量（不同方式测量到的抖动被分别加以定义），以下是主要的抖动分类：1. 周期抖动（Period Jitter）2. 相邻周期间的抖动（Cycle to Cycle Period Jitter）3. 长时间抖动（Long Term Jitter）4. 相位抖动（Phase Jitter）5. 单位时间间隔抖动（TIE，Time Interval Error）2.1 周期抖动周期抖动是时钟信号的实际周期长度与理想周期长度之间的偏差，测量样本为数目不定（随机）的一组周期。
如果给定一定数目的单个时钟周期，我们就可以通过测量每个周期的长度并计算平均的周期长度，以及这些时钟周期的标准差和峰峰值（peak-to-peak value）。
这里所说的标准差和峰峰值也分别被称为RMS抖动和Pk-Pk周期抖动。
许多文献将周期抖动直接定义为被测时钟周期与理想周期之间的误差。
但是真实情况下很难对理想周期进行量化。
如果我们用示波器观察一个标称100MHz的晶振，测得的平均时钟周期却可能是9.998ns，而不是理想的10ns。
所以退而求其次，通常将平均周期作为理想周期看待（兔子：因为实际周期都是在理想值周围按照一定规律分布的，如果测量时间足够长，得到的平均值就可以非常接近理想值）。
2.1.1 周期抖动的应用周期抖动对于计算数字系统的时序裕量十分有用。
时钟信号测试方法
时钟信号测试方法
时钟信号测试方法是一项非常重要的技术，它可以用于验证时钟信号的质量和准确性。
在本文中，我们将介绍几种常见的时钟信号测试方法，包括：
1. 频率测量法：通过测量时钟信号的频率来判断其准确性和稳定性。
这种方法通常使用频率计或示波器进行测量。
2. 相位测量法：通过测量时钟信号的相位来判断其准确性和稳定性。
这种方法通常使用相位计或频谱分析仪进行测量。
3. 抖动测量法：抖动是指时钟信号在短时间内产生的频率或相位偏移。
抖动测量法可以用于评估时钟信号的稳定性和准确性。
这种方法通常使用抖动仪进行测量。
4. 时钟同步测试法：通过将两个时钟信号进行比较来判断它们的同步性和准确性。
这种方法通常使用同步测试仪进行测量。
总之，时钟信号测试方法是非常重要的，可以帮助我们确保时钟信号的准确性和稳定性，以便在各种应用中使用。
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示波器时钟电路测试方法
示波器时钟电路测试方法下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
文档下载后可定制随意修改，请根据实际需要进行相应的调整和使用，谢谢!并且，本店铺为大家提供各种各样类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，如想了解不同资料格式和写法，敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by the editor. I hope that after you download them, they can help yousolve practical problems. The document can be customized and modified after downloading, please adjust and use it according to actual needs, thank you!In addition, our shop provides you with various types of practical materials, such as educational essays, diary appreciation, sentence excerpts, ancient poems, classic articles, topic composition, work summary, word parsing, copy excerpts,other materials and so on, want to know different data formats and writing methods, please pay attention!示波器时钟电路测试方法在电子领域中占据着重要的地位，是测试电路性能和稳定性的关键工具。
示波器测量频率靠谱吗？
示波器测量频率靠谱吗？某用户用示波器测试晶振产生的25MHz的时钟信号频率。
晶振本身标称的精度为±5ppm（1ppm等于百万分之一），用户用示波器实际测试到的信号频率为25.996MHz左右，而且无论是当前值（Current）还是平均值（Mean）都非常不稳定。
用户希望能够准确测量信号频率。
问题分析首先检查了一下用户使用的探头，虽然使用的是无源探头，但用户采用了短的连接地线，而且从波形形状来看非常稳定，测量的误差应该不是由于探测方法造成的。
用户晶振的标称指标为±5ppm，因此对于25MHz时钟来说，其频率偏差应该不超过5ppm*25MHz=125Hz。
而测试结果为24.996MHz，相对于25MHz偏差了4KHz，明显偏差较大。
首先来计算一下该示波器是否能够达到用户的期望精度。
一般的示波器都没有类似频率计的直接频率测量功能（一些特殊的示波器除外），所以是通过测量信号的周期来反推信号的频率的，因此周期测量的精度会决定了示波器的频率测量精度。
查了一下用户所使用的S系列示波器的产品手册，其时间测量精度公式计算方法如下：其中：Noise为当前量程下示波器底噪的RMS值，在不连接信号时测量噪声的RMS值约为12mV；SlewRate为被测信号的斜率，打开示波器的SlewRate测量功能测得被测信号斜率为1.6V/ns。
另外，IntrinsicJitter为示波器的固有抖动，这里取100fs；TimeScale Accuracy为示波器参考时基的精度，其初始精度为12ppb（1ppb等于10亿分之一），每年老化率为75ppb，假设每年校准一次，其时基精度可以近似取100ppb，及0.1ppm；Reading在这里为被测信号的周期，即40ns。
在以上的公式里，对于40ns信号周期的测量，如果做单次测量，影响最大的是（Noise/SlewRate），这部分体现了噪声对于时间测量误差的影响，其会带来约（12mv/(1.6v/ns)）=7.5ps的测量误差，折算到40ns的周期相当于±187.5ppm (rms) ，对于25MHz的信号相当于±5kHz(rms)左右，而其峰峰值会更大，远远超过用户对于<±5ppm的测量需求。
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示波器进行时钟抖动测试的精度分析
抖动是指数字信号中不期望的相位调制，同时也是衡量高速数字信号质量的最重要的指标。
现在各种通信标准都对通信设备的抖动的指标有严格的要求，各种总线的一致性测试中也会对随机抖动、确定性抖动、时间间隔误差、总体抖动等有要求。
示波器是很强大的工具，目前很多windows平台的示波器都提供了一些抖动分析的软件，可以提供直方图、时间图、抖动频谱、RJ/ DJ分解、浴盆曲线等一系列漂亮的测试报告。
但是事实上，很多用
户在使用示波器进行精确抖动测量时却不能得到很好的结果。
比如明明要求被测时钟的抖动小于0.5ps RMS，实际测出来却是5ps RMS，数量级的错误使得很多用户开始怀疑测量结果和测量方法的可信程度。
这些错误结果的出现除了部分是由于对抖动概念理解不够从而设
置错误外，还有很大一部分原因是不了解所使用的示波器的抖动测量能力，也就是您在使用的这台示波器究竟能测量到多小的抖动，以及和那些因素有关。
衡量示波器实际能测量到的最小的抖动的指标是抖动测量本底（J itter measurement floor）。
如果被测件的实际抖动小于示波器的抖动测量本底，这些抖动是不可能被测量到的。
抖动测量本底这个指标和示波器的采样时钟抖动、底噪声以及被测信号都有关系，其表现为示波器对测量结果增加的随机抖动的大小。
由于不同示波器厂商用不同的方法定义抖动测量本底，这就要求购买或使用示波器的工程师深
入理解不同指标定义的含义。
通常用来衡量示波器抖动测量能力的指标有2个：固有抖动（Int rinsic Jitter）和抖动测量本底（Jitter Measurement Floor）。
这2
个指标间有关系但又不完全一样，下面就来解释一下。
1、固有抖动
示波器的固有抖动，有时又叫采样时钟抖动，是指由于示波器内
部采样时钟误差所造成的抖动。
由于现在高带宽示波器的采样时钟频率都非常高，可高达80G/s或者更高，因此要保证每一个实际的采
样点都落在其应该在的理想位置是个非常有挑战性的工作。
示波器里通常使用专门的芯片或时基系统来保证送给其ADC芯片的采样时钟间精确的时间关系。
以Agilent其90000X示波器为例，其固有抖动是150fs。
这里，固有抖动意味着如果不考虑其它因素情况下理论上示波器能够测量
到的最小的抖动值。
有些厂商把这项指标称为示波器的抖动测量本底，但事实上理论上的固有抖动指标本身并不能准确地告诉工程师这台
示波器会给抖动测量带来多大误差。
2、抖动测量本底
事实上示波器都是有底噪声的（这是指幅度上的噪声），同时被
测信号的斜率（指被测信号边沿单位时间内电压变化的速度）又不是无穷大的。
因此示波器本身的垂直方向的幅度噪声叠加在被测信号上，
会引起信号边沿过阈值时刻的时间水平风向的时间变化。
也就是说，示波器的底噪声会转换为抖动测量的不确定性。
示波器底噪声越大，这个影响越大；同时信号斜率越缓，噪声转换为抖动的比例系数越大。
在很多实际的抖动测量里，示波器底噪声和信号斜率对测量结果的影响占主要因素。
很多用户在用示波器进行抖动测量时发现增加信号的驱动能力抖动结果会有改善的原因。
事实上信号里的抖动可能还是那么大，但是增加驱动能力后信号斜率变陡，示波器底噪声对抖动测量的影响变小从而使测试结果看起来更好。
示波器的抖动测量本底才是真正衡量实际情况下示波器给抖动测量带来的误差的指标，这个指标综合考虑了示波器的采样时钟抖动以及被测信号斜率和示波器底噪声的影响。
以Agilent 的90000X示波器为例，其抖动测量本底指标如下：
这里，抖动测量本底指标考虑了3个因素：示波器采样时钟抖动、示波器在当前量程下的底噪声和被测信号斜率。
有时示波器厂商只给出了示波器的固有抖动指标（比如200fs），这只是给出了示波器在最理想情况下（信号斜率非常陡）的采样时钟抖动，并不能真实衡量示波器真实的抖动测量能力。
相反的，抖动测量本底指标考虑了多方面的影响，从而能够更真实衡量示波器的抖动测量能力。
前一篇对于示波器抖动测量的指标做过介绍后，我们来看几个抖动测量真实的例子。
下面3张图是用一台25GHz带宽、80G/s采样率的9000X示波器分别对2 0GHz、5GHz、2GHz的正弦波信号进行时间间隔误差抖动测量的结果，输入的正弦波来源于Agilent的E8257D微波信号源，这是非常纯净的正弦信号源，其实际抖动小于50fs，因此我们可以认为示波器实际测量的到的抖动结果就是示波器本身的抖动测量本底，也就是示波器在这种情况下抖动测量能力的极限。
我们可以看到对20GHz的抖动测试结果是100fs左右，对5GHz的抖动测试结果是400fs左右，对2GHz的抖动测试结果是1ps左右。
下图显示出了9000 0X示波器对不同频率正弦波信号的抖动测量本底的曲线。
只有在信号频率很高、信号斜率很陡时，示波器的抖动测量本底才会最接近其固有抖动指标。
但即使这样，可能凭借其独一无二的内部两个独立测量通道间的交叉相关技术，它可以把比其内部参考时基的残余抖动还要小的抖动测试出来。
使用这种交叉相关技术，E5052B达到了所有其它信号源分析仪根本无法达到的最高性能。
与示波器相比，它的抖动测量本底声更是只有示波器的100 到1000 分之一。
E 5052B广泛用于晶振的指标测试中，现在随着高速数字通信电路对时钟抖动要求的提高，E5052B在数字时钟的抖动测试中也开始崭露头角。
下图是E5052B 及其相噪测量界面。
谈到这里可能会有人有疑问了，既然E5052测得这么好，我还要示波器干什么？事实上，术业有专攻，E5052虽然测得准，但只能测时钟抖动，对于数据抖动的测量还需要用示波器。
好在一般对于数据抖动的要求不象时钟抖动那么严格，而且高速数字信号的边沿都比较陡，所以针对这种应用好的实时示波器还是能给出不错的测量结果的。
总结一下：示波器的固有抖动指标反映的是示波器内部采样时钟抖动对测量的影响，是理想情况下示波器抖动测量的极限值。
而抖动测量本底综合考虑了示波器采样时钟抖动、示波器当前量程下的底噪声和被测信号斜率等示波器的抖动测量能力，可以更好地描述真实情况下示波器的抖动测量能力。
抖动测量本底和示波器当前量程下的底噪声和被测信号斜率都有关系，同样量程下示波器底噪声越低、被测信号斜率越陡，测量结果越好。
如果需要更精确的时钟抖动测量，可以考虑选择信号源分析仪用相噪的方法进行测量。