如何計算噪聲源時鐘樹的總抖動資料下載

在本篇文章——噪聲源時鐘樹第2部分案例中，我們將更詳細(xì)地討論如何計算包含抖動衰減器的噪聲源時鐘樹的總抖動。同時還將提供測量和相關(guān)數(shù)據(jù)表示例。 概述 在第1部分中，我們首先討論了低抖動源規(guī)范時鐘樹和如何通過RSS計算總抖動，并回顧了抖動傳遞，抖動生成和加性抖動等術(shù)語。 接著我介紹噪聲源時鐘樹，添加抖動衰減的動機(jī)，以及如何計算其總抖動。 正如上一單元所提及，跟隨時鐘信號從時鐘樹組件到接收器或目的地，將被視為處理相位噪聲最好的系統(tǒng)。 也就是說，如果我們知道每個時鐘樹組件的相位噪聲特性，我們就應(yīng)該能夠在特定的抖動帶寬上估計結(jié)束時鐘相位噪聲及其相位抖動。 我認(rèn)為這種方法更普遍性和準(zhǔn)確性——它可應(yīng)用于所有類型的時鐘樹，有噪聲源和抖動衰減器或沒有噪聲源和抖動衰減器。 基本理念 一般方法如下所示。每個時鐘樹可看作級聯(lián)相位噪聲處理元件，并可從常規(guī)意義上建模為抖動生成（JGEN）相位噪聲的RSS與抖動傳遞函數(shù)（JTF），一并應(yīng)用于縮放輸入時鐘相位噪聲。 這是因為縮放使得對RSS有貢獻(xiàn)的組件都處于相同的載波頻率。 在以下的例子中，將會呈現(xiàn)更加清晰得細(xì)節(jié)。 上圖的說明了通用時鐘樹組件模型，適用于抖動衰減器的情況，同時該抖動衰減器對輸入時鐘進(jìn)行乘法或除法。 但實(shí)際上對于任意時鐘樹組件，并非通用模型的所有方面都適用或容易獲得： 1、獨(dú)立時鐘源（如元素“1”處的XO，時鐘樹的根）沒有輸入時鐘，因此JTF分支被清零。 它可以簡單地建模為JGEN，即源的輸出時鐘相位噪聲。 2、典型的時鐘發(fā)生器具有寬帶寬，因此JTF貢獻(xiàn)可以忽略不計，它也可以簡單地建模為JGEN。 4、時鐘緩沖器沒有PLL，因此JGEN不適用，JTF通常也不可用。 我們必須依賴于在特定帶寬上指定的附加抖動或進(jìn)行進(jìn)一步的表征。 一個實(shí)用的測量實(shí)例 讓我們考慮以下簡化框圖。當(dāng)使用任意波形發(fā)生器或AWG作為噪聲50MHz輸入時鐘源，然后使用Si5345評估板時，Si5345同時具有抖動衰減和時鐘倍頻功能。 緊接著使用Si53301時鐘緩沖評估板跟蹤抖動衰減器（JA），抖動衰減器和時鐘緩沖器的輸出時鐘均為156.25 MHz。 無需使用平衡 - 不平衡轉(zhuǎn)換器或限制器，只需直接進(jìn)出測試設(shè)備的單端連接和抖動衰減器與時鐘緩沖器之間的差分連接。未測量的輸出時鐘極性則會在時鐘緩沖器EVB上終止。 計算相位抖動 在隨后的工作中，我們常常想要從相位噪聲L（f）（dBc / Hz）與偏移頻率f（Hz）的數(shù)據(jù)集計算RMS相位抖動，即在選定頻率范圍內(nèi)的積分相位噪聲。 出于本練習(xí)的目的，我們忽略這些本應(yīng)包括在內(nèi)的支線。 一般程序如下： 1、將SSB相位噪聲數(shù)據(jù)L（f）從dBc / Hz轉(zhuǎn)換為W / Hz。 2、“Brickwall”通過選定的抖動濾波器帶寬過濾數(shù)據(jù)。 在本例中，我們采用12 kHz至20 MHz。 （斜率濾波器也可以使用，但不能用于這些特定的電子表格。） 3、在抖動濾波器帶寬上，取當(dāng)前點(diǎn)和之前點(diǎn)相位噪聲測量值（W / Hz）的平均值乘以偏移頻率的差值（Hz）。 4、將所有這些抖動功率貢獻(xiàn)進(jìn)行總和。 5、雙倍計算DSB比率或雙邊帶寬，然后轉(zhuǎn)換為UI或單位間隔。 6、最后，從UI轉(zhuǎn)換為通常為fs的時域單位。 如將展現(xiàn)的數(shù)據(jù)，使用該技術(shù)的工作表計算的值非常接近相位噪聲儀器報告的值。 測量步驟 附上一個電子表格Phase Jitter Calcs Clock Tree Without Spurs.xlsx，并將它用于記錄結(jié)果并將結(jié)果與Agilent E5052B屏幕蓋形式的實(shí)驗室測量值進(jìn)行比較。 按以下工作表順序列出了9個總測量步驟。 詳情如下：（ 計算工作表上的約定是輸入數(shù)據(jù)為黃色單元格） 1、50 MHz AWG測量數(shù)據(jù) - 測量AWG的50 MHz相位噪聲。 這是輸入至抖動衰減器的時鐘相位噪聲。 在此工作表中，導(dǎo)入了包含在標(biāo)稱0 dBm和50 MHz下工作的任意波形發(fā)生器（AWG）的測量相位噪聲的CSV文件。 2、50 MHz AWG計數(shù) – 依照前面描述的程序測量出相位噪聲數(shù)據(jù)，據(jù)此計算AWG的50 MHz相位抖動。在本文中，術(shù)語“相位抖動”是指基于積分相位噪聲的RMS數(shù)量。 高于12 kHz - 20 MHz相位噪聲偏移頻率范圍。因此得出的計算結(jié)果為7917 fs或7.7917 ps，實(shí)為嘈雜。 但是與Agilent E5052B屏幕蓋報告的數(shù)據(jù)相比，此結(jié)果精確到0.1％。 3、50 MHz Sig Gen測量數(shù)據(jù) - 測量信號發(fā)生器的50 MHz相位噪聲。 此工作表導(dǎo)入包含測量相位噪聲的CSV文件，信號發(fā)生器也在標(biāo)稱0 dBm和50 MHz下運(yùn)行。（注：時鐘相位噪聲輸入到抖動衰減器（JA）以估算其輸出頻率下的抖動產(chǎn)生（JGEN）。 根據(jù)以往的經(jīng)驗，假設(shè)Sig Gen的性能優(yōu)于AWG，那么它將是很好的選擇。 但是，這還有待確定。） 4、50 MHz Sig Gen Calcs - 計算Sig Gen的50 MHz相位抖動，其結(jié)果為785 fs，與Agilent E5052B報告的數(shù)字相比精確到0.02％。 5、50 MHz AWG與Sig Gen圖 - 這里我比較了AWG與信號發(fā)生器相位噪聲，兩者都在50 MHz頻段下工作。 一般來說，Sig Gen的相位噪聲接近或優(yōu)于AWG的性能。 之前的工作表計算結(jié)果表明，在相位抖動方面，信號發(fā)生器比AWG大近乎一個數(shù)量級。 鑒于此確認(rèn)，對于之后估計的JGEN，選擇Sig Gen為低噪聲源是合理的。（注：在自由運(yùn)行模式下操作抖動衰減器，并將輸出時鐘相位噪聲用作JGEN的替代值也可能是有利的。 它無需考慮所有噪聲源，但對于典型的抖動帶寬，通?？梢钥紤]5％以內(nèi)。 但是，它在低偏移頻率情況下不會那么準(zhǔn)確。） 6、JGEN 156.25 MHz測量數(shù)據(jù) - 此工作表導(dǎo)入包含JA 156.25 MHz輸出時鐘測量相位噪聲的CSV文件，其中低噪聲RF信號發(fā)生器提供50 MHz輸入時鐘。 該數(shù)據(jù)用于估計JA的JGEN。 7、JGEN 156.25 MHz Calcs - 計算JA的JGEN相位抖動。 計算結(jié)果為83.5 fs，與Agilent E5052B報告的數(shù)據(jù)相比精確到0.03％。 8、時鐘樹計算 - 將所有內(nèi)容放在一起的時鐘樹計算工作表。 檢查從左到右的列，您可以看到以下操作： ● 參考輸出時鐘載波頻率縮放輸入時鐘相位噪聲。 ● 應(yīng)用抖動衰減。 這里我們假設(shè)一個低通濾波器響應(yīng)，40 dB / dec衰減從環(huán)路BW頻率100 Hz開始。 簡化版本準(zhǔn)確地超出了轉(zhuǎn)角頻率。 （JTF越精確，結(jié)果越好。） ● 從工作表“7”中輸入JGEN數(shù)據(jù)。 JGEN 156.25 MHz Meas Calcs“。 ● RSS來自JGEN相位噪聲的貢獻(xiàn)加上縮放的抖動衰減相位噪聲。 ● 計算JA輸出時鐘的相位抖動。 ● 最后，計算時鐘緩沖器輸出時鐘的相位抖動。 此緩沖器沒有JTF，但有一個特定的典型規(guī)格為145 fs附加相位抖動，12kHz-20MHz。將兩個不同的E5052B屏幕大小寫復(fù)制到最后一個計算工作表，一個用于JA輸出時鐘，另一個用于緩沖輸出時鐘。 9. 時鐘樹圖 - 此處繪制了抖動衰減器的所有相關(guān)輸入，中間和輸出曲線。