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電子設(shè)計中的抖動是什么?如何測量和減少抖動

發(fā)布時間:2021-02-22 責任編輯:wenwei

【導(dǎo)讀】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)中的一個點傳輸?shù)搅硪稽c。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)送方準確地發(fā)送到接收方。
 
電子設(shè)計中的抖動是什么?如何測量和減少抖動
 
在接收側(cè)對數(shù)據(jù)的準確解釋主要取決于具有時鐘沿的準確信息。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。它可能是由隨機源以隨機間隔引起的,因此使其具有不可預(yù)測的抖動。隨機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" style="text-decoration:none;" >示波器進行測量。
 
?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,平均值和標準偏差。使用相同的過程計算相鄰周期的抖動。通過隨機計算兩個周期的時鐘持續(xù)時間(最小為1,000倍)來進行測量。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)計算平均值和標準偏差。
 
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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