對于大多數(shù)高速串行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn),參考時鐘是嵌入在串行數(shù)據(jù)信號中的,必須從被測試信號中恢復(fù)。用于恢復(fù)時鐘的方法直接影響抖動。許多現(xiàn)代串行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)不僅定義了測量抖動的標(biāo)準(zhǔn)方法,還定義了時鐘恢復(fù)的標(biāo)準(zhǔn)方法。由鎖相環(huán)(PLL)跟蹤到的低頻率信號邊緣變化不被視為抖動,因為它們被PLL有效去除。相反,沒有被PLL跟蹤到的高頻率信號邊緣變化則被測量為抖動。因此,時鐘恢復(fù)方法的選擇影響了PLL的跟蹤能力以及可測量的總抖動量。在抖動測量系統(tǒng)中,靈活的時鐘恢復(fù)不僅有助于支持特定標(biāo)準(zhǔn)的要求,還可以成為強(qiáng)大的分析工具,使工程師能夠預(yù)測實(shí)際接收器的性能。
下圖1顯示了一個單極點(diǎn)PLL的抖動傳遞函數(shù)(Jitter Transfer Function,JTF)和接收端觀察到的抖動傳遞函數(shù)(Observed Jitter Transfer Function,OJTF)。軟件PLL環(huán)路帶寬以下的時序變化低頻部分是能夠追蹤到的,由JTF函數(shù)描述;而高頻抖動則通過軟件濾波器傳遞,在接收端進(jìn)行準(zhǔn)確的高頻抖動測量,由OJTF函數(shù)描述。因此JTF表現(xiàn)出的是一個低通濾波器特性,OJTF表現(xiàn)出來的是一個高通濾波器特性。兩者在s域的和為1,體現(xiàn)出互補(bǔ)的特性。
因為單極點(diǎn)低通濾波器的滾降率低,這使得在被追蹤到的頻率和作為抖動測量的頻率之間的交叉區(qū)域中有一段很寬的頻率范圍。
圖1
為了減少這一段交叉區(qū)域的頻率范圍,即提高PLL在JTF通帶內(nèi)追蹤低頻變化的能力的同時,在接收端能夠準(zhǔn)確的測量到高頻抖動。可以采用二階PLL進(jìn)行時鐘恢復(fù)。
力科示波器串行數(shù)據(jù)分析SDAX軟件中的PLL配置可以支持不同特定的高速協(xié)議(如DP,PCIE,USB等)的自動PLL參數(shù)填充,如下圖2和圖3所示。
圖2
圖3
SDAX軟件也支持自定義PLL濾波器設(shè)置,如圖4所示。選擇PLL Type為Custom,并可選擇階數(shù)以及PLL的描述方法,隨后便可自定義濾波器參數(shù)。
PLL特性可以由JTF、OJTF和頻率響應(yīng)三種方式描述,其中JTF和OJTF函數(shù)在s域相加為1,因此修改JTF參數(shù),OJTF參數(shù)會隨之自動改變。
JTF函數(shù)由帶寬和通帶內(nèi)峰值來定義,其中峰值和OJTF函數(shù)中的阻尼系數(shù)成反比。峰值越大,代表JTF收斂時間越短,高頻噪聲抑制越強(qiáng)。
圖4
圖5和圖6分別顯示了相同的JTF帶寬(10MHz)下,一階PLL和二階PLL設(shè)置下同一個信號的眼圖。二階PLL時鐘恢復(fù)下,相位誤差小,信號眼圖更加清晰,高頻抖動測量更加準(zhǔn)確。
圖5
圖6