Современная электроника №5/2019

ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ 35 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2019 лишена монотонного спада от макси- мального значения, хотя и сходна по форме сфункцией плотности нормаль- ного распределения. Выброс в области значения 50 пс свидетельствует о про- явлении детерминированного джитте- ра, который, по-видимому, зависит от характера передаваемых данных либо проявляется в силу перекрёстных помех вшлейфе, соединяющем выноснуюпла- ту генератора с его аппаратной частью внутри осциллографа. Детерминирован- ная компонента джиттера сравнительно невелика и не является определяющей по сравнениюсо случайным джиттером. Оценка влияния параметров цифровых сигналов на характеристики межтактового джиттера Как отмечается в [4], джиттер может проявлять зависимость от размаха цифрового сигнала, битовой скоро- сти и характера битовой последова- тельности. Для оценки такого влияния использовалась схема, приведённая на рисунке 5. Рассматривались цифровые сигналы с напряжением 1,2; 3,3 и 5 В и скоростью 1, 10 и 20 Мбит/с (битовый интервал T=1000, 100 и 50 нс соответ- ственно), а также с пятью различными типами битовых последовательностей: ● тип 1: с равномерным распределе- нием логических единиц и нулей (…101010…); ● тип 2: с преобладанием логических единиц (…110110…); ● тип 3: с преобладанием логических нулей (…001001…); ● тип 4: с малым количеством логиче- ских нулей (…11110…); ● тип 5: с малым количеством логиче- ских единиц (…00001…). В качестве оцениваемой характери- стики было выбрано максимальное значение модуля межтактового джит- тера J M не менее чем за N =8000 циклов захвата сигнала. При таком значе- нии N можно говорить о статистиче- ски достоверной оценке предельного джиттера. В результате 45 циклов изме- рений с представлением результатов, аналогичным рисунку 7, были получе- ны оценки значения J M , приведённые в таблице 1. В качестве характеристики влия- ния джиттера на передачу бит в циф- ровом потоке целесообразно ввести параметр P =2 × J M / T , значения которого, выраженные в процентах, приведены в таблице 2. Значения P для каждой ком- бинации параметров цифрового сигна- ла характеризуют максимальную долю джиттера в длительности передачи еди- ничного бита. Анализ полученных результатов позволяет прийти к следующим важ- ным для практики проектирования быстродействующих ЦУ выводам: 1. Повышение напряжения пита- ния микросхем, вызывающее уве- личение размаха цифрового сиг- нала, всегда приводит к снижению межтактового джиттера. Поэтому, на первый взгляд, высокоскорост- ные цифровые устройства целесо- образно проектировать с примене- нием компонентной базы, работа- ющей с повышенным напряжени- ем электропитания, но это проти- воречит современным тенденциям её развития [4, 6]. 2. Увеличение размаха цифрового сиг- нала снижает зависимость джиттера от характера битовой последователь- ности. 3. С повышением скорости передачи отношение межтактового джитте- ра к битовому интервалу увеличи- вается. Оно резко возрастает вбли- зи предельной битовой скорости, что является существенным фактором в её ограничении. 4. Равномерное распределение нулей и единиц в битовом потоке ориен- тировочно соответствует среднему значению межтактового джиттера. 5. Переход к протоколам передачи дан- ных, при которых в битовом пото- ке преобладают нули или единицы, способен привести к изменению джиттера на 10…20%, что открывает дорогу к оптимизации и некоторо- му повышению предельно допусти- Рис. 9. Результат измерений характеристик джиттера временно ′ й задержки зависимых цифровых сигналов Таблица 2. Значения параметра P для цифровых сигналов с различными характеристиками Скорость, Мбит/с Размах сигнала, В Значение P , %, для цифровых сигналов типа 1 2 3 4 5 1 1,2 0,242 0,188 0,268 0,171 0,226 3,3 0,160 0,124 0,137 0,124 0,159 5,0 0,126 0,081 0,126 0,100 0,118 10 1,2 1,488 1,246 1,150 1,662 1,900 3,3 0,754 0,814 0,826 0,810 0,832 5,0 0,530 0,578 0,758 0,560 0,498 20 1,2 4,056 3,624 4,088 4,320 5,108 3,3 1,432 1,576 1,488 1,988 1,880 5,0 1,012 1,128 1,120 1,032 1,240 Таблица 1. Оценочные значения J M для цифровых сигналов с различными характеристиками Скорость, Мбит/с Размах сигнала, В Значение J M , нс, для цифровых сигналов типа 1 2 3 4 5 1 1,2 1,209 0,904 1,342 0,853 1,132 3,3 0,803 0,618 0,686 0,620 0,793 5,0 0,628 0,403 0,630 0,500 0,589 10 1,2 0,744 0,623 0,575 0,831 0,950 3,3 0,377 0,407 0,413 0,405 0,416 5,0 0,265 0,289 0,379 0,280 0,249 20 1,2 1,014 0,906 1,022 1,080 1,277 3,3 0,358 0,394 0,372 0,497 0,470 5,0 0,253 0,307 0,280 0,258 0,310