精确测量RJ以及DJ组成部分

作者：Michael Peffers

欢迎阅读《模拟线路》(Analog Wire) 上《获得连接》博客系列的第四篇文章！在上篇博客中，我们讨论了高电平的抖动问题，深入了解了随机抖动 (RJ) 以及确定性抖动 (DJ) 的组成部分，所有这些抖动加在一起就是总体抖动 (TJ)。我们将在本文中讨论用于精确测量 RJ 以及 DJ 组成部分的实验室威廉希尔官方网站 。
正确测量抖动是一项令人生畏的任务，但如果理解了我们在《获得连接：抖动》一文中所介绍的每项内容的定义，那么您的测量工作就会很有意义，而且可以理解。我们知道，RJ 不仅是无限的，而且还有具有概率性，因此很难为其设定最大值。所以，RJ 通常设定为 RMS 值，而非峰至峰值。既然 RJ 是 RMS 值，那么使用相位噪声分析器 (PNA) 在频域中测量最为精确，因为 PNA 比示波器的噪声底限更低。PNA 更适合这种测量的原因还在于：它可让您了解到在什么样的频率下会出现有问题的谐波。PNA 的噪声底限极其重要，因为如果被测量器件的噪声底限低于 PNA 噪声底限，您的测量结果就会向 PNA 偏移，而非被测量器件。在实验室测量设备时更好理解这个问题。
PNA 不仅可自检输入信号的载波频率，而且还可在整个所选限值范围内通过整合方式测量信号的 RMS 抖动值。设置 PNA 上的整合限值从 1kHz 开始，在距载波频率 100MHz 的位置截止，该设定并非没有，只是一般的整合会终止于距载波频率 40MHz 的位置，因为这时已经捕获到了大部分 RMS 抖动。请查看图 1 中的实例，这是我在 SN65LVELT22 LVTTL 至 LVPECL 转换器上进行的累加抖动测量。在 2GHz 下，所测得的累加 RMS 抖动大约为 91.41fs RMS。



这并不是测量 RMS 抖动的唯一方法。还可以在时域中使用直方图和高斯尾部拟合模型来完成测量。PNA 方式可为我们的实际 RMS 抖动测量提供最佳或最接近的测量结果，因为它具有比示波器更低的噪声底限。
DJ 有点不同，因为它是有限量的，其可通过测量数字示波器上的峰至峰值获得结果。在实验室进行 DJ 测量时，我通常使用带宽至少是我所测量信号的五倍的实时数字示波器。如果示波器没有足够的带宽，就将无法捕捉足够的信号谐波，而且数字信号会呈正弦波形状。这最终在测量结果中显示为过多的 DJ，使测量结果无效。测量 DJ 的另一个重要问题是要使用可靠的软件执行抖动分解。抖动分解涉及的数学计算非常麻烦，这也就是为什么测量 DJ 最便捷的方法是使用软件套件，而不是手动完成。大部分比较新型的示波器都配有抖动软件套件，其可与示波器一起购买。
有了 PNA 测量的 RJ 值，以及抖动分解软件，我们就可剖析 DJ 的各个组成部分，并可靠测量出 TJ。利用 Agilent DCA-X 示波器完成这项工作的方法是在执行抖动测量的同时修正 RJ 数。这很有用，因为 RJ 是无限的，会随时间的推移不断升高，其反过来也会使 TJ 值随之升高。下图 2 是 Agilent DCA-X 抖动 GUI 及其计算出的抖动组分。在这两个截屏中，我使用 KR 信号分别测量无 ISI 以及有一些 ISI 的情况。RJ 在这种情况下是不固定的，但示波器可为我们计算出 TJ、PJ（峰至峰与 RMS）、ISI 以及 DCD。此外，DCA-X 还可生成几个显示标准偏差的直方图以及一个 BER 抖动浴缸曲线，用以推测具体 BER 的可信程度。


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一定要阅读整个《获得连接》系列博客哟！