抖动测试

抖动可以描述为相邻脉冲边沿、甚至非相邻脉冲边沿周期或相位的定时变化。这些指标适合检定长期和短期的时钟和数据稳定性。通过更加深入地分析抖动指标,利用抖动测试结果,预测复杂系统的数据传输性能。

周期抖动用来衡量时钟或数据周期样点的边沿到边沿定时。例如,通过测量1,000个时钟周期上升沿之间的时间,可以对统计的周期取样,统计数据会告诉您信号的质量。标准偏差变成RMS周期抖动,最大周期减去最小周期,得到峰到峰周期抖动。每个不同周期测量的精度决定着抖动测量的精度。

相位抖动用来衡量被测信号边沿相对于一个参考信号边沿的时间偏差,从而可以检测到信号相位中的任何变化。这一指标在许多方面不同于周期测量指标。第一,它单独使用每个边沿,而没有使用“period”或“cycle”一类的说法。第二,它可以测量大的时间位移。边沿相位可以偏离几百或几千度,但仍可以以非常高的精度进行测量(360度等于一个周期或循环时间)。测量相位误差常用的指标是时间间隔误差(TIE),测量结果用相对于度的秒来表示。TIE把信号边沿与参考边沿匹配起来,对各边沿之差相加计算总和。在比较了大量的边沿之后,可以为分析提供一个样点集合。与上面的周期测量一样,标准偏差变成RMS TIE,最大时间减最小时间得到峰到峰值TIE等等。TIE测试精度取决于构成样点集合的各个测量的精度。图2显示的是对一个时钟信号的不同抖动测试参数。

测试精度

图3:用TDS6154C示波器测量一个稳定信号源。

任何设计人员选择示波器进行参数测量前都会通过产品的指标了解其测试精度,以保证足够的容许误差和测量余量。抖动测试也不例外,例如泰克TDS6804B示波器指明了精度,规定了抖动测量能力的典型值。抖动测试精度受到许多因素的影响,主要包括示波器的定时稳定度、取样噪声、仪器幅度本底噪声和内插误差。