設(shè)備抖動的原因 如何測量和減少抖動

信號與時序的變化會導(dǎo)致接收信號與理想信號略有不同，這被稱為抖動。抖動不會引起信號幅度的變化。由于抖動引起的變化在于信號相位，寬度和周期。這是一個有害因素，可能導(dǎo)致串行鏈路的誤碼率增加。由于設(shè)計的簡化和高性能的優(yōu)勢，高性能設(shè)計中使用了高速串行總線。使用串行數(shù)據(jù)連接將數(shù)據(jù)從系統(tǒng)中的一個點(diǎn)傳輸?shù)搅硪稽c(diǎn)。時鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)電路用于將系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)從發(fā)送方準(zhǔn)確地發(fā)送到接收方。

在接收側(cè)對數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確解釋主要取決于具有時鐘沿的準(zhǔn)確信息。許多因素都會影響時鐘（時序信號），其中包括電磁干擾，振動和溫度等。由于發(fā)送和接收設(shè)備可以位于任何地方，因此在不同位置可能存在不同的因素，這些因素會影響時鐘信號并引入抖動。如果時鐘信號中存在抖動，則錯誤的接收數(shù)據(jù)的機(jī)會會增加。這可能導(dǎo)致接收到損壞的數(shù)據(jù)文件，低質(zhì)量的音頻或視頻文件或其他數(shù)據(jù)錯誤，從而使接收到的信息無用。

每個應(yīng)用程序都有自己的抖動容限。但是，一納秒的抖動可能會導(dǎo)致位分辨率降低。理想情況下，模數(shù)轉(zhuǎn)換期間兩個采樣之間的時間應(yīng)該相同，但是如果存在抖動，則兩個采樣之間的時間會有所不同。抖動有不同的類型，抖動對信號的影響取決于抖動的類型。

抖動類型

隨機(jī)抖動是不確定的，并且可以采用任何形式，這就是為什么它也被稱為高斯抖動。它可能是由隨機(jī)源以隨機(jī)間隔引起的，因此使其具有不可預(yù)測的抖動。隨機(jī)抖動的主要來源是電氣組件的熱干擾。短暫的干擾和閃爍也會導(dǎo)致隨機(jī)抖動。

設(shè)備抖動的原因

小型，緊湊的設(shè)備（所有組件都集成在單個芯片上）的高速性能需求會由于模擬干擾而影響信號完整性。PCB走線，導(dǎo)體，過孔和附近的組件都會影響信號的完整性并產(chǎn)生抖動。在高性能，大規(guī)模集成電子產(chǎn)品中，抖動是主要的設(shè)計考慮因素之一。抖動主要是由互連產(chǎn)生的。

• 絕對抖動將時鐘信號更改為與預(yù)期信號不同的位置，可以使用網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行測量。
• 周期抖動是時鐘信號單個周期的變化?？梢越柚?a target="_blank">示波器進(jìn)行測量。
• 逐周期抖動是時鐘信號在兩個相鄰周期中的變化，也可以在示波器的幫助下進(jìn)行測量。

如何測量和減少抖動

主要測量儀器是示波器，用作測試被檢設(shè)備的參考設(shè)備。周期抖動是通過隨機(jī)計算一個周期的時鐘持續(xù)時間（最小為1,000倍）來測量的。之后，使用記錄的數(shù)據(jù)計算峰峰值，平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差。使用相同的過程計算相鄰周期的抖動。通過隨機(jī)計算兩個周期的時鐘持續(xù)時間（最小為1,000倍）來進(jìn)行測量。唯一的區(qū)別是，在周期抖動中，一個周期用于制作1000個樣本，而在周期抖動中，兩個周期用于制作樣本，然后計算兩個值之間的差。然后，使用記錄的數(shù)據(jù)計算平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差。

通過使用抗抖動電路可以降低信號中的抖動水平。許多數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）和模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）系統(tǒng)使用這些電路進(jìn)行時鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)。他們工作的一般原則是，他們傾向于使輸出脈沖接近理想曲線。這些電路只能使抖動因子最小，并且不可能消除它。鎖相環(huán)就是該電路的一個例子。

抖動的影響

時鐘信號在嵌入式系統(tǒng)中很重要。抖動會導(dǎo)致這些信號延遲，從而嚴(yán)重破壞系統(tǒng)性能。需要同步的嵌入式應(yīng)用程序很敏感，并且高抖動會導(dǎo)致系統(tǒng)故障。

基于傳輸控制協(xié)議（TCP）的應(yīng)用程序最敏感并且受到嚴(yán)重影響。高抖動可能導(dǎo)致基于TCP的應(yīng)用程序無法正常工作。這些應(yīng)用程序仍然可以工作，但抖動會損害性能。

在實(shí)時應(yīng)用中，抖動是不可接受的。例如，視頻會議或互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議語音（VoIP）中的高抖動將失效，因為無法進(jìn)行雙向通信。100 mS或更高的抖動可能會使這些應(yīng)用失敗。

抖動通常是一個有害因素，會降低系統(tǒng)性能。但是，有一個與此相關(guān)的應(yīng)用程序：自生抖動被饋送到電子設(shè)備以分析其性能。該測試可以幫助確定設(shè)備或系統(tǒng)在不影響性能的情況下可以承受的最小可容忍抖動。

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