抖动基础知识:抖动源、类型和特征

应用指南

抖动的定义是“信号的各个有效瞬时对其当时的理想位置的短期性偏离。”简单来说,抖动是指相对于其应当发生跳变的时间,信号实际跳变时有多长时间的提前或延迟。对于数字信号而言,这个有效瞬时就是信号的跳变点(或交叉点)。这取决于时间参考是来自于采样数据,还是由外部提供。如果抖动发生在采样点跳变阈值的“错误位置”,并且导致接收电路“错解”了该比特位发射时的真实情况,那么就会出现传输误差。图 1 就是对这种情形的描述。

正如本文所述,工程师如能了解抖动的类型及成因,熟悉器件特性和各类测量优势,便可轻松地确认抖动的根源,从而有效地消除抖动对电路和产品的影响。

抖动源

信号上的抖动会因各种原因而呈现出不同的特点。因此,对抖动源进行分类至关重要。下面列出了容易引起抖动的主要情形:

系统情况

这是数字系统本身在模拟环境下的特性对信号造成的影响。与系统相关的抖动源包括:

  • 辐射信号或传导信号之间的串扰
  • 散射效应
  • 阻抗失配

数据相关现象

传输数据的码型或其他特性会对到达接收机位置的净抖动(net jitter)造成影响。与数据相关的

抖动源包括

  • 码间干扰
  • 占空比失真
  • 伪随机、比特序列周期性

随机噪声现象

这里指的是,系统中随机引入的噪声会导致抖动现象的发生。此类抖动源包括:

  • 热噪声 — 即 kTB 噪声。它与导体中的电子流紧密相关,并且会随着带宽、温度和噪声电阻的增加而增加。
  • 散粒噪声 — 半导体中的电子噪声和孔噪声(hole noise),此类噪声的幅度取决于偏置电流和测量带宽。
  • “粉红”噪声 — 频谱与 1/f 相关的噪声

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