如何計算噪聲源時鐘樹的總抖動資料下載

在本篇文章——噪聲源時鐘樹第2部分案例中，我們將更詳細地討論如何計算包含抖動衰減器的噪聲源時鐘樹的總抖動。同時還將提供測量和相關數(shù)據(jù)表示例。 概述 在第1部分中，我們首先討論了低抖動源規(guī)范時鐘樹和如何通過RSS計算總抖動，并回顧了抖動傳遞，抖動生成和加性抖動等術語。 接著我介紹噪聲源時鐘樹，添加抖動衰減的動機，以及如何計算其總抖動。 正如上一單元所提及，跟隨時鐘信號從時鐘樹組件到接收器或目的地，將被視為處理相位噪聲最好的系統(tǒng)。 也就是說，如果我們知道每個時鐘樹組件的相位噪聲特性，我們就應該能夠在特定的抖動帶寬上估計結束時鐘相位噪聲及其相位抖動。 我認為這種方法更普遍性和準確性——它可應用于所有類型的時鐘樹，有噪聲源和抖動衰減器或沒有噪聲源和抖動衰減器。 基本理念 一般方法如下所示。每個時鐘樹可看作級聯(lián)相位噪聲處理元件，并可從常規(guī)意義上建模為抖動生成（JGEN）相位噪聲的RSS與抖動傳遞函數(shù)（JTF），一并應用于縮放輸入時鐘相位噪聲。 這是因為縮放使得對RSS有貢獻的組件都處于相同的載波頻率。 在以下的例子中，將會呈現(xiàn)更加清晰得細節(jié)。 上圖的說明了通用時鐘樹組件模型，適用于抖動衰減器的情況，同時該抖動衰減器對輸入時鐘進行乘法或除法。 但實際上對于任意時鐘樹組件，并非通用模型的所有方面都適用或容易獲得： 1、獨立時鐘源（如元素“1”處的XO，時鐘樹的根）沒有輸入時鐘，因此JTF分支被清零。 它可以簡單地建模為JGEN，即源的輸出時鐘相位噪聲。 2、典型的時鐘發(fā)生器具有寬帶寬，因此JTF貢獻可以忽略不計，它也可以簡單地建模為JGEN。 4、時鐘緩沖器沒有PLL，因此JGEN不適用，JTF通常也不可用。 我們必須依賴于在特定帶寬上指定的附加抖動或進行進一步的表征。 一個實用的測量實例 讓我們考慮以下簡化框圖。當使用任意波形發(fā)生器或AWG作為噪聲50MHz輸入時鐘源，然后使用Si5345評估板時，Si5345同時具有抖動衰減和時鐘倍頻功能。 緊接著使用Si53301時鐘緩沖評估板跟蹤抖動衰減器（JA），抖動衰減器和時鐘緩沖器的輸出時鐘均為156.25 MHz。 無需使用平衡 - 不平衡轉換器或限制器，只需直接進出測試設備的單端連接和抖動衰減器與時鐘緩沖器之間的差分連接。未測量的輸出時鐘極性則會在時鐘緩沖器EVB上終止。 計算相位抖動 在隨后的工作中，我們常常想要從相位噪聲L（f）（dBc / Hz）與偏移頻率f（Hz）的數(shù)據(jù)集計算RMS相位抖動，即在選定頻率范圍內的積分相位噪聲。 出于本練習的目的，我們忽略這些本應包括在內的支線。 一般程序如下： 1、將SSB相位噪聲數(shù)據(jù)L（f）從dBc / Hz轉換為W / Hz。 2、“Brickwall”通過選定的抖動濾波器帶寬過濾數(shù)據(jù)。 在本例中，我們采用12 kHz至20 MHz。 （斜率濾波器也可以使用，但不能用于這些特定的電子表格。） 3、在抖動濾波器帶寬上，取當前點和之前點相位噪聲測量值（W / Hz）的平均值乘以偏移頻率的差值（Hz）。 4、將所有這些抖動功率貢獻進行總和。 5、雙倍計算DSB比率或雙邊帶寬，然后轉換為UI或單位間隔。 6、最后，從UI轉換為通常為fs的時域單位。 如將展現(xiàn)的數(shù)據(jù)，使用該技術的工作表計算的值非常接近相位噪聲儀器報告的值。 測量步驟 附上一個電子表格Phase Jitter Calcs Clock Tree Without Spurs.xlsx，并將它用于記錄結果并將結果與Agilent E5052B屏幕蓋形式的實驗室測量值進行比較。 按以下工作表順序列出了9個總測量步驟。 詳情如下：（ 計算工作表上的約定是輸入數(shù)據(jù)為黃色單元格） 1、50 MHz AWG測量數(shù)據(jù) - 測量AWG的50 MHz相位噪聲。 這是輸入至抖動衰減器的時鐘相位噪聲。 在此工作表中，導入了包含在標稱0 dBm和50 MHz下工作的任意波形發(fā)生器（AWG）的測量相位噪聲的CSV文件。 2、50 MHz AWG計數(shù) – 依照前面描述的程序測量出相位噪聲數(shù)據(jù)，據(jù)此計算AWG的50 MHz相位抖動。在本文中，術語“相位抖動”是指基于積分相位噪聲的RMS數(shù)量。 高于12 kHz - 20 MHz相位噪聲偏移頻率范圍。因此得出的計算結果為7917 fs或7.7917 ps，實為嘈雜。 但是與Agilent E5052B屏幕蓋報告的數(shù)據(jù)相比，此結果精確到0.1％。 3、50 MHz Sig Gen測量數(shù)據(jù) - 測量信號發(fā)生器的50 MHz相位噪聲。 此工作表導入包含測量相位噪聲的CSV文件，信號發(fā)生器也在標稱0 dBm和50 MHz下運行。（注：時鐘相位噪聲輸入到抖動衰減器（JA）以估算其輸出頻率下的抖動產生（JGEN）。 根據(jù)以往的經(jīng)驗，假設Sig Gen的性能優(yōu)于AWG，那么它將是很好的選擇。 但是，這還有待確定。） 4、50 MHz Sig Gen Calcs - 計算Sig Gen的50 MHz相位抖動，其結果為785 fs，與Agilent E5052B報告的數(shù)字相比精確到0.02％。 5、50 MHz AWG與Sig Gen圖 - 這里我比較了AWG與信號發(fā)生器相位噪聲，兩者都在50 MHz頻段下工作。 一般來說，Sig Gen的相位噪聲接近或優(yōu)于AWG的性能。 之前的工作表計算結果表明，在相位抖動方面，信號發(fā)生器比AWG大近乎一個數(shù)量級。 鑒于此確認，對于之后估計的JGEN，選擇Sig Gen為低噪聲源是合理的。（注：在自由運行模式下操作抖動衰減器，并將輸出時鐘相位噪聲用作JGEN的替代值也可能是有利的。 它無需考慮所有噪聲源，但對于典型的抖動帶寬，通?？梢钥紤]5％以內。 但是，它在低偏移頻率情況下不會那么準確。） 6、JGEN 156.25 MHz測量數(shù)據(jù) - 此工作表導入包含JA 156.25 MHz輸出時鐘測量相位噪聲的CSV文件，其中低噪聲RF信號發(fā)生器提供50 MHz輸入時鐘。 該數(shù)據(jù)用于估計JA的JGEN。 7、JGEN 156.25 MHz Calcs - 計算JA的JGEN相位抖動。 計算結果為83.5 fs，與Agilent E5052B報告的數(shù)據(jù)相比精確到0.03％。 8、時鐘樹計算 - 將所有內容放在一起的時鐘樹計算工作表。 檢查從左到右的列，您可以看到以下操作： ● 參考輸出時鐘載波頻率縮放輸入時鐘相位噪聲。 ● 應用抖動衰減。 這里我們假設一個低通濾波器響應，40 dB / dec衰減從環(huán)路BW頻率100 Hz開始。 簡化版本準確地超出了轉角頻率。 （JTF越精確，結果越好。） ● 從工作表“7”中輸入JGEN數(shù)據(jù)。 JGEN 156.25 MHz Meas Calcs“。 ● RSS來自JGEN相位噪聲的貢獻加上縮放的抖動衰減相位噪聲。 ● 計算JA輸出時鐘的相位抖動。 ● 最后，計算時鐘緩沖器輸出時鐘的相位抖動。 此緩沖器沒有JTF，但有一個特定的典型規(guī)格為145 fs附加相位抖動，12kHz-20MHz。將兩個不同的E5052B屏幕大小寫復制到最后一個計算工作表，一個用于JA輸出時鐘，另一個用于緩沖輸出時鐘。 9. 時鐘樹圖 - 此處繪制了抖動衰減器的所有相關輸入，中間和輸出曲線。