信号链基础之时钟抖动解秘[图]
2011-05-26
作者:John Johnson
信号链基础之时钟抖动解秘" height="163" src="http://files.chinaaet.com/images/20110525/dfdc9432-244f-4514-9b7e-72a2040b477f.jpg" width="449" />
图1:通信链路—抖动组件
图1 显示了集成有一个嵌入式时钟的典型高速通信链路。每个子系统(时钟、发送器、通道和接收机)都会对整体抖动预算的增加产生影响。子系统抖动包括一个决定性(DJ)组件和一个随机组件(RJ),如图1所示。为了实现可接受的通信效果,必须满足下列条件:
方程式1
其中:TJSYS是总抖动,而1UI为1个单位时间间隔(1比特时间)
总抖动(TJ)包括每个子系统决定性抖动和随机抖动的和。由于随机抖动自身的属性,进行这种求和时需要特别注意。随机抖动呈现高斯(随机)分布,并且无边界。因此,随机抖动可表示为一个RMS值,并且在规定测量/整合带宽范围内对其进行估算。例如,图1所示接收机的抖动测量带宽便为f2 - f1(参见图2)。这是因为接收机锁相环路(PLL)追踪 f1 以下的抖动(从而排斥它),而发射PLL的频率上限为f2。从接收机的角度来看,使链路性能降低的随机抖动降至这些限制之间。
图2 高速通信链路—随机抖动测量带宽
由于随机抖动是随机过程产生的结果,系统总随机抖动的计算需要进行方和根 (RSS) 计算,如方程式2所示:
方程式2
决定性抖动源和的计算很简单:
方程式3
最后,可对系统总抖动进行估算,由此可以实现链路预算;但是,还需要做更多的工作。这种计算涉及统计数学。需要用到一种被称之为 Q 因数的参数(参见表1)。Q 因数的大小具体取决于误码率 (BER),同时还要根据链路性能/可靠性目标来选择。由于随机抖动的无边界属性,(最终)会出现误码。例如,10-8 的 BER 意味着,每发送 100,000,000 比特便会有一个比特被错误解释。现代的通信系统通常会要求一个达到或者超过 10-12 以上的 BER。
系统总抖动(以及链路预算)可使用方程式4 计算得到:
方程式4
例如,10-14的BER时,总抖动为:
方程式5
表1 Q因数和误码率
本文讨论了构成总抖动预算的一些参数。下一次,我们将探讨时钟,并研究随机抖动和相位噪声之间的关系。