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性能高的串行數(shù)據(jù)架構(gòu)將時(shí)鐘振蕩器抖動(dòng)的焦點(diǎn)帶到了前沿,目前市場(chǎng)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(jì)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(gè)市場(chǎng)和設(shè)備,計(jì)算機(jī),手機(jī),娛樂(lè)系統(tǒng)等之間建立起來(lái)的.串行總線在電路和電路板布局方面具有性能優(yōu)勢(shì)和設(shè)計(jì)簡(jiǎn)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(shí),它們就像當(dāng)今信息世界的動(dòng)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(shí)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(shí)鐘沿在任何時(shí)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(gè)不同的位置或環(huán)境中都存在影響時(shí)鐘邊沿如何偏離
發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)間到設(shè)備接收和解釋數(shù)據(jù)的時(shí)間.這些影響很多,包括溫度,物理運(yùn)動(dòng)/振動(dòng),甚至?xí)r鐘信號(hào)來(lái)源的架構(gòu).最終結(jié)果是
無(wú)論有沒(méi)有準(zhǔn)確的數(shù)據(jù),"沒(méi)有"顯然在任何系統(tǒng)中都不是一個(gè)選項(xiàng).對(duì)于最終用戶來(lái)說(shuō),這可能意味著體驗(yàn)質(zhì)量差以及對(duì)互聯(lián)網(wǎng)會(huì)話和相關(guān)服務(wù)的中斷(語(yǔ)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(shí)鐘晶振邊沿相對(duì)于預(yù)期位置精確程度的性能特征稱為"抖動(dòng)".有三種量化
測(cè)量中通常使用的抖動(dòng):
1.相位/均方根抖動(dòng)——可視為"精細(xì)聚焦"測(cè)量.這通常被稱為"絕對(duì)抖動(dòng)",即時(shí)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(guò)網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)量信號(hào)的相位噪聲來(lái)揭示(圖A):
圖A偏離理想邊緣
2.峰值抖動(dòng)和peaktopeak抖動(dòng),每種抖動(dòng)都可以看作是一種"過(guò)程"測(cè)量,分為兩個(gè)特性:
周期抖動(dòng)(又稱周期抖動(dòng))任何一個(gè)時(shí)鐘32.768K周期與理想或平均時(shí)鐘周期之間的差異——通常通過(guò)示波器測(cè)量信號(hào)周期來(lái)揭示(圖B)
圖B偏離理想時(shí)期
以及周期抖動(dòng)任意兩個(gè)相鄰時(shí)鐘周期的持續(xù)時(shí)間之差.這對(duì)以下方面可能很重要
微處理器和隨機(jī)存取存儲(chǔ)器接口中使用的某些類型的時(shí)鐘貼片晶振產(chǎn)生電路,也用示波器測(cè)量(圖C)
抖動(dòng)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(dòng)的規(guī)格和測(cè)試方法不同于SDH/SONET/SYNCE(ITUT,Telcordia).
圖C偏離無(wú)差異
抖動(dòng)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(duì)信號(hào)完整性和質(zhì)量的影響比以往任何時(shí)候都大.信號(hào)路徑中的導(dǎo)體,包括電路板走線,過(guò)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(huì)降低信號(hào)電平,引起偏斜,并增加噪聲和抖動(dòng).然而,一切都從基本系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)(SYSCLK或主時(shí)鐘)開(kāi)始.除了時(shí)鐘振蕩器信號(hào)的顯著性能特征之外,根據(jù)所使用的架構(gòu)和設(shè)計(jì)方法,創(chuàng)建信號(hào)的成本可能會(huì)有很大差異(超過(guò)10倍).為了幫助實(shí)現(xiàn)沒(méi)有過(guò)多性能保護(hù)帶(因此成本過(guò)高)的系統(tǒng)設(shè)計(jì),本文重點(diǎn)介紹了用于創(chuàng)建符合每個(gè)特定高速串行數(shù)據(jù)(HSSD)實(shí)現(xiàn)方案的時(shí)鐘信號(hào)的不同架構(gòu)的更新.具體的抖動(dòng)類型,定義和合規(guī)性測(cè)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(shí)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(dòng)特性,其輸出抖動(dòng)將根據(jù)設(shè)計(jì)/電路以及單價(jià)而變化.智能系統(tǒng)設(shè)計(jì)師意識(shí)到系統(tǒng)/產(chǎn)品/設(shè)計(jì)的總成本本身就是一個(gè)需要滿足的"規(guī)范".本文描述了信號(hào)創(chuàng)建的每種方法以及一個(gè)推薦表,以幫助潛在用戶避免產(chǎn)生比必要時(shí)更高的組件成本.
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