性能高的串行數(shù)據(jù)架構(gòu)將時鐘振蕩器抖動的焦點(diǎn)帶到了前沿,目前市場上性能的高的石英晶體振蕩器被廣泛的使用在各種要求比較高的行業(yè)領(lǐng)域中,如汽車,工業(yè),航空航天等各種領(lǐng)域范圍.高速串行總線架構(gòu)是當(dāng)今高性能設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn).雖然并行總線標(biāo)準(zhǔn)正在經(jīng)歷一些變化,但串行總線是在多個市場和設(shè)備,計算機(jī),手機(jī),娛樂系統(tǒng)等之間建立起來的.串行總線在電路和電路板布局方面具有性能優(yōu)勢和設(shè)計簡化(走線更少).當(dāng)串行數(shù)據(jù)鏈路在處理系統(tǒng)中將數(shù)據(jù)從一點(diǎn)傳輸?shù)搅硪稽c(diǎn)時,它們就像當(dāng)今信息世界的動脈.為了確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確傳遞和接收,數(shù)字系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)由時鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)(CDR)電路控制,該電路隨后充當(dāng)數(shù)據(jù)系統(tǒng)中的握手.準(zhǔn)確接收和解釋數(shù)據(jù)的關(guān)鍵是準(zhǔn)確知道時鐘沿在任何時間點(diǎn)的"位置”.

由于發(fā)送和接收設(shè)備可以位于從同一桌面到世界另一端的任何位置,因此在每個不同的位置或環(huán)境中都存在影響時鐘邊沿如何偏離

發(fā)送數(shù)據(jù)的時間到設(shè)備接收和解釋數(shù)據(jù)的時間.這些影響很多,包括溫度,物理運(yùn)動/振動,甚至?xí)r鐘信號來源的架構(gòu).最終結(jié)果是

無論有沒有準(zhǔn)確的數(shù)據(jù),"沒有"顯然在任何系統(tǒng)中都不是一個選項.對于最終用戶來說,這可能意味著體驗(yàn)質(zhì)量差以及對互聯(lián)網(wǎng)會話和相關(guān)服務(wù)的中斷(語音質(zhì)量差,視頻內(nèi)容的觀看體驗(yàn)不均勻或數(shù)據(jù)文件內(nèi)容損壞).衡量時鐘晶振邊沿相對于預(yù)期位置精確程度的性能特征稱為"抖動".有三種量化

測量中通常使用的抖動:

1.相位/均方根抖動——可視為"精細(xì)聚焦"測量.這通常被稱為"絕對抖動",即時鐘邊沿位置與其理想位置之間的總差值和整體差值,通常通過網(wǎng)絡(luò)分析儀測量信號的相位噪聲來揭示(圖A):

圖A偏離理想邊緣

2.峰值抖動和peaktopeak抖動,每種抖動都可以看作是一種"過程"測量,分為兩個特性:

周期抖動(又稱周期抖動)任何一個時鐘32.768K周期與理想或平均時鐘周期之間的差異——通常通過示波器測量信號周期來揭示(圖B)

圖B偏離理想時期

以及周期抖動任意兩個相鄰時鐘周期的持續(xù)時間之差.這對以下方面可能很重要

微處理器和隨機(jī)存取存儲器接口中使用的某些類型的時鐘貼片晶振產(chǎn)生電路,也用示波器測量(圖C)

抖動性能/規(guī)格限值由ITUT,Telcordia和IEEE等標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)確定.本地以太網(wǎng)抖動的規(guī)格和測試方法不同于SDH/SONET/SYNCE(ITUT,Telcordia).

圖C偏離無差異

抖動生成

隨著下一代串行標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)速率的增加,模擬異常對信號完整性和質(zhì)量的影響比以往任何時候都大.信號路徑中的導(dǎo)體,包括電路板走線,過孔,連接器和電纜,表現(xiàn)出更大的傳輸線效應(yīng),回波損耗和反射會降低信號電平,引起偏斜,并增加噪聲和抖動.然而,一切都從基本系統(tǒng)時鐘信號(SYSCLK或主時鐘)開始.除了時鐘振蕩器信號的顯著性能特征之外,根據(jù)所使用的架構(gòu)和設(shè)計方法,創(chuàng)建信號的成本可能會有很大差異(超過10倍).為了幫助實(shí)現(xiàn)沒有過多性能保護(hù)帶(因此成本過高)的系統(tǒng)設(shè)計,本文重點(diǎn)介紹了用于創(chuàng)建符合每個特定高速串行數(shù)據(jù)(HSSD)實(shí)現(xiàn)方案的時鐘信號的不同架構(gòu)的更新.具體的抖動類型,定義和合規(guī)性測試方法已經(jīng)有很好的記錄,這里不再重復(fù).

用于創(chuàng)建系統(tǒng)時鐘的主要基礎(chǔ)組件是石英晶體振蕩器("XO"),這是一種已使用多年的證明技術(shù).有源晶振本身具有固有的抖動特性,其輸出抖動將根據(jù)設(shè)計/電路以及單價而變化.智能系統(tǒng)設(shè)計師意識到系統(tǒng)/產(chǎn)品/設(shè)計的總成本本身就是一個需要滿足的"規(guī)范".本文描述了信號創(chuàng)建的每種方法以及一個推薦表,以幫助潛在用戶避免產(chǎn)生比必要時更高的組件成本.