從眼狀圖入手，了解高電平抖動問題

要理解抖動，我們首先要了解眼狀圖。眼狀圖是數(shù)字信號在時域中的表現(xiàn)形式，其中電壓振幅按時間變化繪制。一長串?dāng)?shù)據(jù)可分割成多個片段，稱之為單位間隔 (UI)，這些 UI 在示波器上一個個疊加，有助于示波器一次顯示極大數(shù)量的數(shù)據(jù)。單位間隔定義為 UI = 1／比特速率。如圖 1 中眼狀圖所示。一個眼狀圖由 1 個 UI 組成（工程師有時會繪制兩個并排眼狀圖），它是數(shù)字信號質(zhì)量的視覺體現(xiàn)。

圖 1

既然我們了解了眼狀圖，就可提出這樣一個問題“什么是抖動？”抖動可定義為不希望看到的、信號理想轉(zhuǎn)換位置的高頻率偏移。抖動可分為總體抖動 (TJ)、隨機抖動 (RJ) 和確定性抖動 (DJ)。顧名思義，總體抖動 (TJ) 包含所有抖動組成部分的影響。下圖 2 中的流程圖是 TJ 及其所有組件的分解圖：

圖 2

如欲了解有關(guān) TJ 的更多詳情，敬請查看應(yīng)用手冊《如何測量總體抖動》。

RJ 是不可預(yù)測的，而且通過隨機過程不斷積累，其中包括但不僅限于熱噪聲、散粒噪聲與電源噪聲。RJ 不受限制，因此其測量值會隨時間推移持續(xù)增大。

DJ 是可預(yù)測的抖動，因為它與所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)類型以及傳輸媒介有關(guān)。DJ 具有非高斯概率密度分布函數(shù)，而且是有界限的，因此其測量值會隨時間推移增加到某一點，但不會無限增大。DJ 包含幾個組成部分，其中包括數(shù)據(jù)相關(guān)抖動 (DDJ)、占空比失真 (DCD)、碼間串?dāng)_ (ISI) 與周期性抖動 (PJ)。

碼間串?dāng)_ (ISI) 是所選傳輸媒介內(nèi)帶寬不足的產(chǎn)物。PCB 跡線或線纜可作為低通濾波器 (LPF) 衰減數(shù)據(jù)信號中的高頻率內(nèi)容。這會引起電壓失調(diào)和不均衡數(shù)據(jù)模式，如果處理不當(dāng)最終會導(dǎo)致位錯誤。占空比失真 (DCD) 是升降時間不等的結(jié)果，其可導(dǎo)致具有不同持續(xù)時間的 1 和 0，引起閥值交點偏移。數(shù)據(jù)相關(guān)抖動 (DDJ) 是與數(shù)據(jù)模式有關(guān)的抖動，由帶寬限制 (ISI) 和閥值交點偏移 (DCD) 的總和效應(yīng)引起。對于 DDJ 而言，之前傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位會給當(dāng)前數(shù)據(jù)位狀態(tài)產(chǎn)生負(fù)面影響。周期性抖動 (PJ) 是按周期形式重復(fù)的抖動，不包含數(shù)據(jù)相關(guān)性抖動組成部分。PJ 可以是任何具有周期性特性的邊緣偏移。有一種 PJ 叫做正弦曲線抖動 (SJ)，因為它可分解成諧波相關(guān)正弦曲線的傅里葉級數(shù)。PJ 一般由外部確定性噪聲源引起，該噪聲源通過開關(guān)電源、串?dāng)_或不穩(wěn)定時鐘恢復(fù) PLL 耦合在我們的系統(tǒng)中。當(dāng)然，可通過每個抖動成分了解更多信息，我建議大家對其進行深入挖掘，真正理解抖動及其組分。

ISI 抖動是傳輸媒介帶寬的函數(shù)，因此可通過設(shè)計進行補償。如果背板或線纜傳輸路徑出現(xiàn)大量 ISI 抖動，可使用 SN65LVCP1414 線性均衡器和 SN65LVCP114 線性四通道多路復(fù)用器均衡器等器件來對通道的 LPF 效應(yīng)進行逆向處理。這些器件可為您的系統(tǒng)補償高達 17dB 的損耗，從而可通過減少整體抖動來擴展通道范圍。