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wander VS jitter
抖动(jitter),定义为数字信号在特定时刻相对于理想时间位置的短时间的、非累积性的偏离;度量的单位有绝对时间单位(s)和相对时间单位(UI)两种(工程应用一般选择UI)。抖动时间函数的最大值和最小值之间的差为抖动的峰-峰值Ap-p,一般以UI为Ap-p的相对单位,记为“UI,UI是一个抖动的相对度量单位。
漂移(wander),与抖对定义相似,对于理想位置的偏离是长时间的。所谓长时间偏离是指变化频率低于10Hz相的变化。Jitter和Wander以10Hz为划分标准,可以认为抖动是相位噪声中高频成份,漂移则是相位噪声中的低频成份。漂移(低频成份)产生的主要原因是使媒介质和设备中传输时延的变化。抖动(高频成份)产生的主要原因是内部噪声引起的过零点随机变化。
漂移是导致不正确同步问题的主要原因。如果在示波器上观察没有漂移的抖动信号,则脉冲边缘将比较模糊并且“加宽”。如果观察含有大量漂移但无抖动的信号,则感觉上将会是“尖蜂”时钟信号,并且信号在来回“晃动”。
抖动的指标(泛指Jitter和Wander)可以从时域和频域进行描述,频率域采用相位噪声描述,时间域如下:
1)周期抖动(period jitter):测量实时波形中每个时钟和数据的周期宽度和标准信号的差值,这一指标说明了时钟信号每个周期的变化,没有累计效应。
2)周期间抖动(cycle-cycle jitter): 测量任意两个相邻时钟或数据的周期宽度的变动,通过对周期抖动应用一阶差分运算,可以得到周期间抖动。这个指标在分析琐相环时具有明显的意义,也没有累积效应 。
3)时间间隔误差(timer interval error,TIE):测量时钟或数据的每个活动边沿与其理想位置有多大偏差。TIE在通信系统中特别重要,因为他说明了周期抖动在各个时期的累计效应。以TIE为基础可以扩展其他2个常用的时钟等级衡量指标下面进行详细介绍。
4)最大时间间隔误差(Maximum Time Interval Error MTIE):MTIE由测定的TIE曲线计算而得。它表示不同观察时间内的“可能的最大TIE变化”。假设我们每隔一秒测量一次TIE值,并绘出TIE曲线。则观察的最小周期为一秒,并且包括测量的两个相邻点。从始至终的整个测量过程中都有一扇“宽度”为 1s 的窗口,用于扫描整体数据。保存两个TIE值间的最大差异,该值即为1s时的 MTIE 值。然后将窗口宽度增加到10s,并再次扫描整个数据体。在10s窗口的各个位置内,记录下最大和最小TIE值之间的差值。扫描完整个数据体后,最大差值即为=10s时的MTIE值,依此类推。因此,MTIE 曲线将显示整个观察期间最大TIE差值。MTIE可以精确表示为以毫微秒或毫秒为单位的TIE,并且是一条单调递增曲线(较大值的MTIE不可能小于较小值的 MTIE)。
5)时间偏差 (Time Deviation TDEV):TDEV 也由测定的TIE 曲线计算而来。它表示不同观察间隔内的“TIE 均方值变动”。TIE 曲线中的整个周期在TDEV 曲线中显示为“凸出”。例如,TIE 曲线中 10s 周期在 = 10s 的 TDEV 曲线中将显示为峰值。可以看出相同的时间刻度观察下TDEV比MTIE小很多,例如在一级时钟要求下,MTIE的要求在us级,而TDEV的要求在ns级。
实际测试项
Jitter和Wander的测试项
Jitter measurements
1)Output jitter
Output jitter is a measurement of the jitter present on an output from a system.
It is specified in unit intervals and the result expressed as a Root Mean Square (RMS), or peak-to-peak value. RMS values give information about the total amount of average jitter present, while peak-to-peak results tell more about the effect on performance, as it is the extremes that can cause errors.
2)Jitter tolerance
Jitter tolerance is a measurement to check the resilience of equipment to input jitter. A signal is generated with added sinusoidal jitter and applied to the DUT (Device Under Test).
3) Jitter transfer
Jitter transfer is a measure of how much jitter is transferred between input and output of network equipment. typically allowing a maximum of 0.1 dB jitter gain.
Wander measurements
The longer-term phase variations ranging from 10 Hz down to micro-Hertz and below. While jitter is normally measured with reference to a clock extracted from the data signal, wander is measured against an external reference clock .The fundamental measurement is of Time Interval Error (TIE).Several results requiring intensive computation can be calculated from TIE according to the ITU-T G-series recommendations:
1)MTIE (Maximum Time Interval Error): The peak-to-peak variation of TIE within a defined observation interval T
2)TDEV (Time Deviation): A measure of the spectral content of wander and again is a function of the observation interval T
3)Frequency Offset: A measure of the degree to which the clock frequency deviates from its ideal value. 如果出现了TIE的不断增长,是因为频率offset的的原因。
4)Frequency Drift Rate: A measure of how the frequency offset changes with time (i.e. frequency stability).
上述来自于agilent 《Understanding Jitter and Wander Measurements and Standards》 |
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