为什么抖动测试像盲人摸象（上）

由于每种测试都采用了不同的硬件平台和测试方法，所以得出的抖动结果也不一样，有时候甚至大相径庭。一般来说采用了一种仪器来测试抖动的人没有这种困惑，但对于采用了多种仪器来测试抖动的人则不免疑惑“究竟哪种仪器的测试结果是正确的？”

本文译自Altera资深工程师DanielChow和Agilent抖动测试专家RansomStephens合著的《抖动测试方法的相关性和一致性》一文，该文通过两个方面的研究来解释大家所面临的困惑。首先，相关性研究检查了抖动测量的趋势和特性，说明了不同测量的相关程度。其次，一致性研究比较了由精密抖动发射器产生的经校准的抖动信号的不同测量结果，说明了不同测量值和真实值之间的不一致程度。

在相关性研究中，使用了大幅度的抖动，来理解不同抖动分量之间的关系。测量数据应该符合预期趋势，和预期趋势的总背离表明了抖动测量的不确定度。这种方法不需要精密的抖动发射器，一个简单的抖动发射器就能满足。

在一致性研究中，一个精密抖动发射器用来产生和真实值一样从高到低程度的抖动，可以理解为不确定度。在已知条件下研究测量结果可以得出关于抖动分析性能的正确结论和推导出不确定的主要原因。

抖动测试相关性研究

考察BER=10-12下不同程度的高斯随机噪声下的Tj时，众所周知的计算模型是Dual-Dirac，定义Tj=Dj+14Rj。

对于线性比例的Rj，测得的Tj必须符合斜率为14的线性趋势。缩放比例和趋势将揭示Tj测量的正确性，而忽略Rj，Dj，Tj值的精度。

分析可以评估所有抖动分量的正确性：Tj，Dj，Rj，Pj，DDj，DCD，ISI。

抖动分析仪器和方法

研究将涉及到5种硬件平台和7种抖动分析方法，5种仪器是一台BERT，2台实时采样示波器，一台等效采样示波器，和1台时间间隔分析仪。一些仪器允许用户从几种抖动分析方法中做出选择。简便起见，每种方法被称为“ScopeA”到“ScopeF”。

所有的方法都可以将Tj分解为Rj和Dj。大多数提供Pj和DDj分析，但是只有少数提供DCD和ISI。Rj可以通过直方图或底噪积分获得，尽管一台仪器使用直方图，但Pj通常采用FFT获得。DDJ和其分量通常由边沿转换定位平均获得，但是有一台仪器使用了频谱分解。

一些仪器，对于特定的高速数据标准采用了将抖动带宽限制在fc/1667和0.5fc之间。这个特性任何时候都适用，然而由于抖动带宽被抖动发生器限制，会对测量值产生轻微的影响。

抖动生成

为了评估这7种方法，需要一台线性抖动发生器，这将通过对一台BERT进行时间延迟调制完成。这个线性调制器将外部电压转化为在数据输出信号上的时间延迟。注入调制器电压和数据信号中的抖动是成比例的。这个调制器带宽为200MHz，最大调制幅度为500ps.

图1展示了抖动发生器的设置。Pj由正弦信号源生成，Rj由NoiseCom符合高斯分布的白噪声源生成，但没有进行BER=10-12下的电平测试。Rj和Pj信号注入到BERT的时间延迟调制器，ISI由BERT上数据输出利用4阶贝塞尔低通滤波器生成。

实验

所有抖动测量都遵循仪器制造商的指南。统计精度是必需的，足够多的数据可以增加信心。在所有的场合，多次测量用来获得标准偏差少于5%平均值。每一种方法，都逐字逐句地记录了抖动值。为了优化设置参数而获得最好的测量结果，一些仪器要求高级知识。在这个研究中，我们假定每种仪器通过制造商的文档和/或技术支持获得的知识是可信赖的。

仪器底线

测试用信号来自未加任何调制的BERT，BERT固有的Rj，Pj，DCD可忽略，比如Rj固有抖动小于1ps。下表显示了每种仪器的抖动。ScopeB，C，E，F，G大多数抖动分量都一致，然而ScopeA和D在Tj和Rj上一样。不同仪器在噪底上存在着巨大的差异，如果用Tj计算大概是50%，典型值为30ps。

常规条件

我们定义了一系列采用了大量压力测试的“常规”条件。产生如此大抖动的器件在每一种串行数据规范中都是失败的，好处是我们可以观察在恶劣条件下的表现，缺点是使得在一致性研究中需要的Scope噪底被淹没。常规条件如表2

表2由于是源是未校正的，被引用抖动的绝对水平应该被用来进行相关性研究，精度大约是15%。

通过在观察示波器上联合了时间延迟调制器设定的电压来估计RJ和PJ源输出。我们在常规条件下测量的抖动结果如下。

Rj的正常水平是9.6ps，在BER=10-12下，大约是42%UI。NoiseCom具有高斯特性的源没有认可。高斯Rj的偏差会在不同的分析技术上导致不同的影响，这会