专治抖动！查找和诊断功率完整性问题导致的抖动

  分析抖动，可以直达漏洞的根本原因。我们通常会同时在时域和频域中分析抖动和功率。通过对比TIE频谱中的PJ (周期性抖动)频率与功率纹波频谱中的杂散信号，我们可以快速准确地识别PDN（配电网络）引起的信号问题。

抖动是相对于系统时钟测量的。采用嵌入式时钟的系统，会降低低频抖动，但必须使用能够仿真精密时钟恢复方式的示波器来分析这些系统。6系列增强型混合信号示波器MSO6B既有用户可编程的时钟恢复方式，又有标准指定的时钟恢复方式。除抖动和功率完整性功能外，MSO6B高带宽和低噪声使其特别适合进行调试工作。

MSO6B

本文使用MSO6B来演示抖动和电源轨道测量，因为其引起的噪声低，特别适合这些测量。该示波器配有数字功率管理(DPM)选项和高级抖动分析(DJA)。

信号完整性和功率完整性对误差的影响

数字误差是由抖动和噪声引起的。噪声是一种广义上的概念，指信号幅度变化。抖动是位跳变的定时相对于数据速率时钟的变化，也就是所谓的时间间隔误差(TIE)。抖动是由相噪和幅度噪声到抖动转换引起的。噪声到抖动转换会引发串扰、EMI (电磁干扰)、随机性噪声等问题。

信号完整性分析集中在发射机、基准时钟、通道和接收机的BER (误码率)性能上。功率完整性分析集中在PDN提供恒压电源轨道和低阻抗回路的能力上。信号完整性和功率完整性有着广泛的相关性。PDN可能会导致噪声和抖动。电路设计和各种元器件，如芯片封装、引脚、轨迹、通路、连接器，都会影响PDN的阻抗，进而影响提供的功率质量。

调试信号完整性问题先从眼图开始

硬件调试可能要先从眼图分析开始。眼图由相对于时钟的多个重叠的波形组成，如图1所示。交点的水平宽度表示抖动，眼图顶部和底部的垂直宽度表示噪声。眼图张开很宽，则对应BER低。执行模板测试是测量信号质量的一种简便方式。

图1. 眼图，顶部是模板测试，底部是对应的波形

某些标准指定了一个模板，可以简单地评估被测器件上的信号完整性。在MSO6B上，可以从基于标准的模板列表中选择模板，也可以以自定义的方式建立模板。遗憾的是，通过模板测试并不能保证系统在允许的最大BER (一般来说BER ≤ 1E-12)以下工作。

抖动分析

不管我们是否通过模板测试，如果信号完整性仍存在问题，那么我们就要执行抖动分析。图2把抖动分成不同的成分和子成分，图3显示了抖动摘要测量，从左上开始顺时针方向包括：浴缸图、眼图、TIE频谱和直方图、抖动测量结果和波形。

图2. 把抖动划分成不同的成分

图3. 抖动摘要截屏

在划分抖动时，首先要把TIE分布分成随机性成分和确定性成分，也就是RJ (随机性抖动)和DJ (确定性抖动)。DJ进一步划分成与数据中的位序列有关的抖动—DDJ (数据相关抖动)，以及与其无关的抖动，如PJ (周期性抖动)。

如果眼图交点分布宽，那么表明抖动是随机性的。如果眼图表现为由许多近乎不同的线组成，那么表明眼图是DDJ，可能源于信号路径中的阻抗不匹配，但眼图分析在查找眼图闭合根本原因时几乎没有什么帮助。在配备选配的高级抖动分析(DJA)包时，MSO6B可以测量多种抖动类型，找到硬件漏洞，包括：TIE，RJ，DJ，DDJ，PJ，TJ (总抖动)，EH (眼高)，EW (眼宽)，眼高，眼低。表1列出了不同的抖动类型及导致抖动的原因实例。

表1. MSO6B上执行的抖动测量及常见原因实例

时钟上的随机性抖动和周期性抖动