信号完整性分析基础之七——JitterTrack在抖动分析中的应用

在上一篇文章中我们介绍了直方图的概念以及如何使用直方图的方法来分析抖动（也即从统计域的角度来分析）。从抖动的直方图中我们可以看出抖动的分布特征（随机分布、双峰分布等），通过测试直方图的标准偏差、双峰之间的间距也可以估计出抖动中包含的随机抖动和固有抖动大小。但是对于周期性抖动成份却很难在直方图中观察到或者计算出来。周期性抖动一般是由于串扰等引起的，在数据抖动分类中，周期性抖动属于固有抖动的一部分。为了进一步从总体抖动中分解出周期性抖动成份，我们需要使用时域的抖动追踪功能（Jitter Track，该功能是Lecroy公司在1997年首次发明的）。
抖动追踪功能，即通过对某一测量参数（TIE抖动、周期抖动、周期间抖动、幅度测量参数）的变化情况的实时追踪来分析该参数的变化趋势，继而分析引起参数变化的原因，给电路调试提供指导。 
下图1为对一个时钟信号周期测量参数的跟踪示例：图1的上半部分为示波器C1通道采集到的时钟波形；下半部分为对C1通道中的时钟波形的周期测量参数的track波形，X轴为时间，Y轴为周期测量参数值，需要注意下的是每一个测量参数值（对应于Y轴上的）对应在X轴上的时间值设定为时钟的两个上升沿之间的时间差。

图1 什么是抖动追踪

抖动追踪波形不仅可以体现出参数变化的趋势，更为强大的是在Lecroy示波器上完全可以非常自如的对抖动追踪波形进行保存、测量、分析以及用于函数运算等。如下图2为用光标非常方便清晰的在周期测量抖动追踪波形上测量出某一时段的时钟周期值。

图2 用光标在时钟周期测量参数波形上测量时钟周期值

当采集波形数据的时间足够长时或者采集存储深度足够深时，我们会看到时钟信号的周期测量参数的跟踪波形呈现出明显的周期性变化趋势（有明显的正弦调制），且应该有一高频的正弦干扰和一低频的正弦干扰，如下图3所示，这说明该时钟信号受到了具备正弦特征的信号的干扰。

图3 当采集波形的memory加深后的周期参数跟踪波形

那么这个正弦干扰的频率是多高呢？（如果知道了该干扰的频率，我们调试的时候就会更加有针对性的找到干扰源所在位置！）Lecroy示波器给我们带来的另外一个惊喜是它能够对抖动追踪后的波形进行FFT分析，从而轻松的找到干扰源的频率，如下图4所示：

图4 对周期测量参数进行FFT分析

实例：通过抖动追踪、抖动追踪波形的FFT运算来分析由于电源不稳定引起的抖动参数变化，如下图5所示:

图5 由于电源供给噪声引起的时钟抖动

（通道2为时钟波形，通道3为电源电压波形，函数B为抖动追踪波形，可以清楚的看到抖动参数受到了电源供给波动的影响）
可见，使用示波器的Jitter Track以及FFT的功能，可以帮助我们分析周期性抖动的来源及其数量，如下图6所示为一DVI信号的TIE抖动track波形的频谱及其抖动数值：

图6 某一DVI信号的TIE抖动测量参数track波形的的频谱分析