测量时钟时Period Jitter、Cycle-Cycle 与 TIE这三种方式该如何选择？

樱桃海弥

$ o5 {4 a4 ?% s1 j2 K/ {

测量时钟时Period Jitter、Cycle-Cycle 与 TIE这三种方式该如何选择？

% O  }+ o9 `' y) v) k
% [0 p4 _) q5 A: t5 c6 P

最近遇到到时钟测量部分的问题，现实中的时钟会有Jitter的问题，包括Random jitter和deterministic Jitter,而在deterministic jitter下面有一部分是由于时钟周期不稳定引起的jitter，姑且称之为PeriodJitter。

    而对这部分Jitter的测量有三种标准测试，Period Jitter、Cycle-Cycle and TIE,下方图片是这三种测量方式的定义，问题就是这三种方式该如何选择。换言之，这三种方式分别适用于什么情况。

# o. \" R: P6 i3 k, L2 k! ~$ l

首先指出题主的一个错误，就是deterministic jitter下分解到是周期性抖动即periodic jitter，而不是periodjitter，period jitter是实际时钟总抖动的一种表示方式。下面看一张图（画工较为随意）

7 ?! X. ^" p, o. y

任何一个时钟信号不可能是理想的，受到干扰和随机噪声影响，实际周期总会变化，上图给出了一个示意图(仅考虑上升沿的偏差，对于RGMII和DDR这种双边沿采样的系统，下降沿也要考虑)
/ a3 B  S. J7 L. K! [. M
时钟的总抖动（total jitter）有3种统计方式

1.时间间隔误差（TIE jitter）

即统计，每一个实际时钟的边沿与理想时钟的边沿之间的偏差（考虑正偏还是负偏）
TIE jitter实际上是Period jitter累积的结果

2.周期抖动（Period jitter）

即统计，每一个实际时钟的周期（也就是上升沿到上升沿）与理想时钟周期之间的偏差。
也就是Period jitter = T1- T，实际也就是TIE2-TIE1
# s% E& F# G2 G: N( M7 l6 \$ ^7 a6 I- v也就是说，在数学上，Period jitter是TIE jitter的差分

3 C1 R/ i) m, X* F

3.相邻周期抖动（Cycle to Cycle jitter）

即统计，实际时钟的当前周期与实际时钟的上一个周期之间的偏差
也就是Cycle to Cycle jitter = T2 -T1
5 k3 u& W7 @% ?% ]3 X0 s' e也就是说，在数学上，Cycle to Cycle jitter 是Period jitter的差分

5 M" [5 w2 Y( b! [7 ]' _一般高速示波器测量时钟的时候都会统计3种时钟的总抖动。这三种抖动都是描述时钟的总抖动，有点像位移、速度、加速度的关系（都是描述物体的运动），应用的场合不太一样。下面举例说明一下。

Period Jitter
8 t* W& V% g1 M( o! D; R( c' O高速并行数据通信系统，通常发送端会在时钟上升沿的时候向发送数据，然后将时钟加一个固定延时后发送给接收端（或接收端内部加延时），接收端在时钟上升沿采样数据。

数据的发送和采样用的是时钟的同一个边沿，是对齐的，每个数据的持续时间就是实际时钟的当前周期，采样的时序关系（建立时间与保持时间）只受实际时钟的当前周期影响。上一次的周期偏差（Period jitter）不会影响到这一次的时序关系，既不会存在Period jitter的累积，即无需关注TIE抖动。

TIE Jitter
5 Q' C& l& x+ X0 i' `& u7 k8 F在高速串行数据通信，一般都是嵌入式时钟系统，即不单独提供时钟信号，接收端通过CDR从数据中恢复出时钟用于采样。发送端发送数据的时候，根据自己的参考时钟的边沿，连续不断的发送数据。接收端恢复出时钟后，利用该时钟采样连续不断的数据，当前时钟边沿与当前数据边沿要满足一定的时序关系。由于恢复时钟的机制，数据发送和采样做不到用同一个时钟边沿，那么时序关系就受每一次的周期偏差的影响，既存在Period jitter的累积，需要关注TIE抖动。
当然TIE会影响CDR和PLL的工作。

* L  t2 c! O5 U; @1 SCycle to Cycle Jitter
8 J: [5 o. C# P: Z: ]+ q在扩频通信等需要扩频时钟（spread spectrum clock）的应用，由于频率本身就是变的，那么统计出的PeriodJitter就会很大不足已体现稳定性，这时统计Cycle to Cycle Jitter就有意义了。
. D" q0 O1 O  M. R/ G& z
以上算是时域的分析
' x% |& n+ Z+ g4 A' G' Q2 v——————————————————
统计域分析
题主所说的total jitter可以分解为Random jitter和Deterministic Jitter，这是通过统计分析做出的。
: ]' ~. X) n2 l& v- ~有空再补充
2 L  ~9 i  N  p" ^——————————————————
" |+ S5 }% X" L频域分析
$ n6 t/ `: L! A  r示波器统计的total jitter，通常会通过傅里叶变换给出jitter的频域分布，这有利于我们定位干扰来自与哪里，如何滤波。
. W; p* [- R1 d2 l% e4 [
: l; r2 `; l& C6 o; d3 zJitter是时钟偏差的时域结果，而频域内就是相位噪声。Jitter就是相位噪声在频域的积分。

6 ?+ U% H0 u3 g/ f" ]. @7 n相位噪声分析对PLL十分重要，这决定了PLL能否产生低抖动时钟。
/ I) g+ d# {) Z" X9 u有空再补充。
+ }0 O" [& F4 N1 V0 S4 W

! M3 }9 ]% O: e! w" {9 U
3 b) F5 `1 v+ L* x' J3 b

zhangjun5960

谢谢楼主！

zhouhu1

謝謝分享~~

7878678

谢谢分享!