信號(hào)完整性分析基礎(chǔ)之七——JitterTrack在抖動(dòng)分析中的應(yīng)用

在上一篇文章中我們介紹了直方圖的概念以及如何使用直方圖的方法來分析抖動(dòng)（也即從統(tǒng)計(jì)域的角度來分析）。從抖動(dòng)的直方圖中我們可以看出抖動(dòng)的分布特征（隨機(jī)分布、雙峰分布等），通過測(cè)試直方圖的標(biāo)準(zhǔn)偏差、雙峰之間的間距也可以估計(jì)出抖動(dòng)中包含的隨機(jī)抖動(dòng)和固有抖動(dòng)大小。但是對(duì)于周期性抖動(dòng)成份卻很難在直方圖中觀察到或者計(jì)算出來。周期性抖動(dòng)一般是由于串?dāng)_等引起的，在數(shù)據(jù)抖動(dòng)分類中，周期性抖動(dòng)屬于固有抖動(dòng)的一部分。為了進(jìn)一步從總體抖動(dòng)中分解出周期性抖動(dòng)成份，我們需要使用時(shí)域的抖動(dòng)追蹤功能（Jitter Track，該功能是Lecroy公司在1997年首次發(fā)明的）。
抖動(dòng)追蹤功能，即通過對(duì)某一測(cè)量參數(shù)（TIE抖動(dòng)、周期抖動(dòng)、周期間抖動(dòng)、幅度測(cè)量參數(shù)）的變化情況的實(shí)時(shí)追蹤來分析該參數(shù)的變化趨勢(shì)，繼而分析引起參數(shù)變化的原因，給電路調(diào)試提供指導(dǎo)。
下圖1為對(duì)一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)周期測(cè)量參數(shù)的跟蹤示例：圖1的上半部分為示波器C1通道采集到的時(shí)鐘波形；下半部分為對(duì)C1通道中的時(shí)鐘波形的周期測(cè)量參數(shù)的track波形，X軸為時(shí)間，Y軸為周期測(cè)量參數(shù)值，需要注意下的是每一個(gè)測(cè)量參數(shù)值（對(duì)應(yīng)于Y軸上的）對(duì)應(yīng)在X軸上的時(shí)間值設(shè)定為時(shí)鐘的兩個(gè)上升沿之間的時(shí)間差。

圖1 什么是抖動(dòng)追蹤

抖動(dòng)追蹤波形不僅可以體現(xiàn)出參數(shù)變化的趨勢(shì)，更為強(qiáng)大的是在Lecroy示波器上完全可以非常自如的對(duì)抖動(dòng)追蹤波形進(jìn)行保存、測(cè)量、分析以及用于函數(shù)運(yùn)算等。如下圖2為用光標(biāo)非常方便清晰的在周期測(cè)量抖動(dòng)追蹤波形上測(cè)量出某一時(shí)段的時(shí)鐘周期值。

圖2 用光標(biāo)在時(shí)鐘周期測(cè)量參數(shù)波形上測(cè)量時(shí)鐘周期值

當(dāng)采集波形數(shù)據(jù)的時(shí)間足夠長(zhǎng)時(shí)或者采集存儲(chǔ)深度足夠深時(shí)，我們會(huì)看到時(shí)鐘信號(hào)的周期測(cè)量參數(shù)的跟蹤波形呈現(xiàn)出明顯的周期性變化趨勢(shì)（有明顯的正弦調(diào)制），且應(yīng)該有一高頻的正弦干擾和一低頻的正弦干擾，如下圖3所示，這說明該時(shí)鐘信號(hào)受到了具備正弦特征的信號(hào)的干擾。

圖3 當(dāng)采集波形的memory加深后的周期參數(shù)跟蹤波形

那么這個(gè)正弦干擾的頻率是多高呢？（如果知道了該干擾的頻率，我們調(diào)試的時(shí)候就會(huì)更加有針對(duì)性的找到干擾源所在位置?。㎜ecroy示波器給我們帶來的另外一個(gè)驚喜是它能夠?qū)Χ秳?dòng)追蹤后的波形進(jìn)行FFT分析，從而輕松的找到干擾源的頻率，如下圖4所示：

圖4 對(duì)周期測(cè)量參數(shù)進(jìn)行FFT分析

實(shí)例：通過抖動(dòng)追蹤、抖動(dòng)追蹤波形的FFT運(yùn)算來分析由于電源不穩(wěn)定引起的抖動(dòng)參數(shù)變化，如下圖5所示:

圖5 由于電源供給噪聲引起的時(shí)鐘抖動(dòng)

（通道2為時(shí)鐘波形，通道3為電源電壓波形，函數(shù)B為抖動(dòng)追蹤波形，可以清楚的看到抖動(dòng)參數(shù)受到了電源供給波動(dòng)的影響）
可見，使用示波器的Jitter Track以及FFT的功能，可以幫助我們分析周期性抖動(dòng)的來源及其數(shù)量，如下圖6所示為一DVI信號(hào)的TIE抖動(dòng)track波形的頻譜及其抖動(dòng)數(shù)值：

圖6 某一DVI信號(hào)的TIE抖動(dòng)測(cè)量參數(shù)track波形的的頻譜分析