揭秘估算RMS周期间抖动及演示示例

SiliconLabs 2018-07-12 09:10 次阅读

在这篇文章中,我将回顾一个经验法则,该法则可用于估算RMS周期间抖动,前提是你知道RMS周期抖动。我首先在实验室中观察了这个经验法则,并随后了解了更多。

该经验法则是什么?

该法则很简单。如果周期抖动分布是高斯或正态分布,则周期间抖动可以根据周期抖动估算如下:

Jcc (RMS)= sqrt(3) * Jper (RMS)

我首先在定时知识库文章中记录了这一点,该文章是EstimatingRMS Cycle to Cycle Jitter from RMS Period Jitter (https://www.silabs.com/community/timing/knowledge-base.entry.html/2011/04/11/estimating_rms_cycle-Ab6s)。我今天会花更多时间在这个想法上,并从几个不同的角度来解决这个问题。

问题是什么?

在我们的应用笔记“A Primer On Jitter, Jitter Measurement and Phase-Locked Loops” (https://www.silabs.com/documents/public/application-notes/AN687.pdf)中,下图显示了后处理相位噪声进入定时抖动指标的下列斜率。周期抖动和周期间抖动分别显示为20dBc / dec和40dB / dec斜率的高通滤波器。要记住这样一个有用的例子。

问题是,根据sqrt(3)规则,RMS周期间抖动如何大于RMS周期抖动,并且周期间抖动滤波器的斜率更陡?答案是,决定最终结果的不只是斜率。

重要术语

在继续之前,这里有几个来自AN279:Estimating Period Jitter from Phase Noise(https://www.silabs.com/documents/public/application-notes/AN279.pdf)的定义。

  • 周期间抖动 - 相邻时钟周期之间的时钟周期中的短期变化。这种抖动测量(在此缩写为JCC)可以被特指为RMS或峰间量。

  • 周期抖动 - 与平均时钟周期相比,所有测量时钟周期内时钟周期的短时变化。这种抖动测量(在此缩写为JPER)可以指定为RMS或峰间量。

实验室测量例子

首先,下面的示例实验测量直接来自知识库文章。为了方便起见,带注释的图像变得更加紧凑。

屏幕截图中有三个项目被调出。

  1. 在100万次循环后的周期分布呈现高斯分布,并且非常接近于分别符合±1,±2和±3标准差的68-95-99.7%规则。

  2. 测量的RMS周期抖动是周期抖动分布的标准偏差或约1.17 ps。因此,我们可以估算RMS周期以抖动为sqrt(3)*     1.17 ps或2.03 ps。

  3. 实际测量的周期到周期抖动为2.05 ps,这与估算值相当接近。

Excel演示示例

您也可以在Excel模拟中演示此规则。为了探索效果,我生成了一个电子表格,其中我选取了一个理想的时钟边缘,然后通过从高斯分布中采集随机样本来抖动边缘。然后,我进行了周期测量和周期间测量,每个周期测量30个边沿,每个边沿100个,时钟边沿表示100MHz时钟抖动。请注意,由于周期间抖动结果是带符号的,即正或负,所以我们应该预期这些量的标准偏差会更大,其他都相等。100个边缘试验通常比30个边缘试验更接近sqrt(3)规则,但即使在30个边缘上仍然可以看到总体效果。

经验法则的解释

那么这个经验法则是如何产生的呢?如前所述,我多年前在实验室首次观察到这一点。然而,我几乎没有看到这方面的文字。最终我找到了StatekTechnical Note 35,An overview of oscillator jitter(http://www.statek.com/products/pdf/TN-35%20Rev%20B.pdf)。下面的解释是这个推导的一个稍微简化和修改的版本,其中数量是“大”时间序列的期望值(回想我对100条边优于30条边收敛的规则)。

让下面的变量代表单个边缘的时间抖动的方差,即抖动边缘与理想边缘的时间差异。

每个测量周期是2个连续边缘值之间的差值,其中每个边缘抖动具有方差s2j。周期抖动有时被称为定时抖动的第一个差异。由于周期间抖动是相邻周期之间的差异,所以它可以被称为定时抖动的第二差异。

如果每个边缘的抖动是独立的,那么周期抖动的方差可以写为:

这正是我们所期望的每个“差异总和法”。你可以在这里看到一个例子,它指出了对于独立的(不相关的)变量:

然而,我们不能很容易地计算周期循环抖动,因为在每个周期到周期的测量中,我们使用两次“内部”时钟沿,因此我们必须考虑到这一点。相反,我们写道:

由于每个边缘的抖动被假定为独立的并且具有相同的统计特性,所以我们可以放弃互相关项并写出:

因此,差异的比例

这是一个有趣而意想不到的结果,至少对我来说:)

后处理阶段噪声

AN279:Estimating Period Jitter from Phase Noise(https://www.silabs.com/documents/public/application-notes/AN279.pdf),描述了如何根据对相位噪声积分应用4[sin(pi* f * tau)] ^ 2权重因子,从相位噪声中估计周期抖动。加权因子主要是+20dB / dec高通滤波器,直到在半载波频率达到峰值。

事实证明,您可以使用类似的方法计算周期间抖动。这需要应用主要是+40dB / dec高通滤波器的{4 [sin(pi * f * tau)] ^ 2} ^ 2或16 [sin(pi * f * tau)] ^ 4加权因子,直到在半载频处达到峰值。这正是AN687所指的。

那么如何整合一个更清晰的HPF裙,使得周期间抖动大于周期抖动和sqrt(3)规则?

我不得不挖掘我在编写该应用笔记时使用的旧Matlab程序。幸运的是,我仍然拥有该文件和原始数据。然后我运行该程序的修改版本,并比较maxfOFFSET的结果,其中相位噪声数据集在fc / 2和fc处被扩展和截断。答案是,虽然周期到周期的HPF裙子更陡峭,但最大值也更高。看下面的情节。蓝色宽轨迹是周期抖动加权(滤波)相位噪声,红色宽轨迹是周期间抖动加权相位噪声。这是造成差异的更大的远偏移相位噪声贡献。

原始数据用于160 MHzCMOS振荡器,其在约2ps时具有示波器测量周期抖动。为了保守,正是出于这个原因,我经常比fc/ 2更进一步地进行整合。现在,示波器的噪声更低,找到待测试的原始设备并在更好的仪器上进行测量会很有趣。我的主要兴趣在于看sqrt(3)关系是否成立。正如你所看到的,两种情况下都遵循经验法则。

结论

我希望你喜欢这篇Timing 101文章。循环周期抖动的sqrt(3)经验法则在实验室,Excel电子表格模拟以及后处理相位噪声时都表现良好。

热门推荐

原文标题:秒懂时钟Part 8: 探讨RMS周期抖动的经验法则

文章出处:【微信号:SiliconLabs,微信公众号:SiliconLabs】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

收藏 人收藏
分享:

评论

相关推荐

使用多相降压转换器和单相转换器有什么好处?

对于电流在25 A 左右的低压转换器应用而言,单相降压控制器非常有效。若电流再大的话,功耗和效率就开....

发表于 07-18 15:09 12次 阅读
使用多相降压转换器和单相转换器有什么好处?

想要了解边缘计算吗?进来看看吧!

边缘计算因其敏捷、实时、智能、安全等技术特点,成为5G时代和物联网时代的重要业务领域,具有广阔的市场....

的头像 Thundersoft中科创达 发表于 07-18 08:51 497次 阅读
想要了解边缘计算吗?进来看看吧!

边缘计算的"军备竞赛"阶段 网宿科技当如何异军突起?

在云计算、大数据、5G技术的积淀后,边缘计算也进入了紧张的"军备竞赛"阶段。

的头像 C114通信网 发表于 07-10 17:45 330次 阅读
边缘计算的"军备竞赛"阶段 网宿科技当如何异军突起?

工业物联网面临的挑战:IIoT软件平台和边缘计算

随着工业物联网 (IIoT)的发展,它在集成方面也遇到了与以前不同代系的工业自动化相似的挑战。除了不....

发表于 07-06 10:59 218次 阅读
工业物联网面临的挑战:IIoT软件平台和边缘计算

边缘计算是否安全?为AI制定法规

能够访问大量数据的公司具有明显的市场优势。谷歌的图像识别和机器翻译工具的优势部分在于大量用户使用它们....

的头像 ssdfans 发表于 07-04 16:36 849次 阅读
边缘计算是否安全?为AI制定法规

示波器和电压表之间的区别和示波器的基础知识详细资料概述

 普通的电压表是在其度盘上移动的指针或者数字显示来给出信号电压的测量读数。而示波器则与共不同。示波器....

发表于 07-02 15:04 135次 阅读
示波器和电压表之间的区别和示波器的基础知识详细资料概述

5G、物联网和边缘计算深度解读

Rob Topol认为5G现阶段规模要比速度更重要,因为必须要建立完善的基础设施架构才可以使得5G取....

的头像 知IN 发表于 07-02 10:31 447次 阅读
5G、物联网和边缘计算深度解读

用于隔离网关、PLC 、工业等设备边缘计算

工业物联网 (IIoT) 通常与大数据和云相关联,收集来自分布广泛的海量传感器数据,将信息转化为洞察....

的头像 Duke 发表于 06-27 09:22 960次 阅读
用于隔离网关、PLC 、工业等设备边缘计算

2018年日本工业物联网发展趋势

在德国工业4.0影响下,制造业掀起了物联网应用的热潮。自2017年开始,工业物联网发展正式进入了第二....

的头像 章鹰 发表于 06-22 10:04 2617次 阅读
2018年日本工业物联网发展趋势

全球50位边缘计算影响者上榜理由及其介绍

近日,《Data Economy 》杂志评出了全球50位边缘计算影响者(“Edge50”),上榜的人....

的头像 物联网资本论 发表于 06-20 11:12 649次 阅读
全球50位边缘计算影响者上榜理由及其介绍

MCP3901和PIC18F65J90电表参考设计用作开发工具的详细中文资料概述

本文档介绍了如何将 MCP3901 和 PIC18F65J90 电表参考设计用作开发工具,在目标板上....

发表于 06-08 10:28 97次 阅读
MCP3901和PIC18F65J90电表参考设计用作开发工具的详细中文资料概述

马联网:一个少见有趣的物联网应用

在大约两年半之前,笔者对工业物联网(IIoT)进行研究并撰写了一篇在马匹生长早期将相关技术应用于马缰....

的头像 EETOP 发表于 06-04 08:45 779次 阅读
马联网:一个少见有趣的物联网应用

哪些场景需要传感器“耍小聪明”?

Lattice sensAI是一种结合模块化硬件套件、神经网络IP核、软件工具、参考设计和定制化设计....

的头像 MEMS 发表于 05-29 19:24 878次 阅读
哪些场景需要传感器“耍小聪明”?

在制定物联网基础设施决策时需要考虑什么?

例如,设备制造商通常希望安装设备之后,将其运行数据从该设备上的传感器上传出。运营商也将需要这些数据,....

的头像 物联网智慧城市D1net 发表于 05-29 17:16 661次 阅读
在制定物联网基础设施决策时需要考虑什么?

负载整合显优势 英特尔计划打破设备孤岛

所谓负载整合,就是把原来在不同设备上分立的负载,通过虚拟化等技术,整合到一个单一的高性能的计算平台上....

发表于 05-25 07:34 117次 阅读
负载整合显优势 英特尔计划打破设备孤岛

2018英特尔智慧教育峰会 以人工智能和边缘计算推动智慧教育

2018年5月11日,成都——在74届千亿国际娱乐教育装备展开幕之际,英特尔召开以“智能端到端,英特尔变革物....

发表于 05-24 15:09 716次 阅读
2018英特尔智慧教育峰会  以人工智能和边缘计算推动智慧教育

机器学习和边缘计算是“硅谷物联网企业”展示的重点

当然,硅谷不是一个只会炒概念的地方。和去年相比,今年的大会上,案例分享明显多了起来。在主论坛和工业物....

的头像 联动原素 发表于 05-23 10:33 948次 阅读
机器学习和边缘计算是“硅谷物联网企业”展示的重点

云端商机在“边缘”?

近期不只谷歌 Google 举行了开发者大会,微软 Microsoft 也展现了未来一年的方向。其中....

的头像 Thundersoft中科创达 发表于 05-22 16:25 460次 阅读
云端商机在“边缘”?

Qualcomm携手微软,让边缘AI发挥更大作用

说起微软,你也许首先想到的,是那个你每天都会用的操作系统。但其实,微软所涉及的领域远不限于此。在今年....

的头像 Qualcomm千亿国际娱乐 发表于 05-22 16:12 907次 阅读
Qualcomm携手微软,让边缘AI发挥更大作用

物联网中边缘计算与区块链的结合是大势所趋

但边缘计算与物联网结合存在计算力通用性、付费模式和数据安全三个问题,边缘计算当前只是云计算的补充。以....

的头像 物联网资本论 发表于 05-22 11:16 1275次 阅读
物联网中边缘计算与区块链的结合是大势所趋

未来边缘计算将更好地推动物联网技术发展

物联网的最终目标是万物互联,而边缘计算是解决当前云计算所面对的数据传输问题所应用的主要方式,相对于云....

的头像 人工智能学家 发表于 05-18 17:32 1310次 阅读
未来边缘计算将更好地推动物联网技术发展

抢先看!凌华科技ATX工业母板新品 支持高级自动化系统

全球领先的边缘计算解决方案提供商——凌华科技发布新款ATX工业母板IMB-M43H,具有优异的计算性....

发表于 05-18 15:01 208次 阅读
抢先看!凌华科技ATX工业母板新品 支持高级自动化系统

通过单边带来估计时钟源的相位噪声的通用公式的详细介绍

本文介绍了一种通过单边带来估计时钟源的相位噪声的通用公式。载波比(SSCR),振荡周期的周期抖动。该....

发表于 05-16 17:56 56次 阅读
通过单边带来估计时钟源的相位噪声的通用公式的详细介绍

英特尔加速5G时代的边缘计算落地

万物互联的时代,网络连接对象正从人扩展至物。IDC的统计数据显示,到2020年将有超过500亿的终端....

的头像 英特尔物联网 发表于 05-16 14:23 872次 阅读
英特尔加速5G时代的边缘计算落地

CDCE72010抖动清理器和同步器PLL器件上获取的相位噪声数据的资料概述

该应用报告提出了在TI仪器上的CDCE72010抖动清理器和同步器PLL器件上获取的相位噪声数据。C....

发表于 05-15 10:58 37次 阅读
CDCE72010抖动清理器和同步器PLL器件上获取的相位噪声数据的资料概述

高速模数转换器中RMS抖动直接测量的标准化程序的详细资料概述

现代无线通信系统和其他高速应用的出现极大地推动了无线通信系统的发展。对先进的模数转换器(ADC)提出....

发表于 05-14 17:54 62次 阅读
高速模数转换器中RMS抖动直接测量的标准化程序的详细资料概述

ABC三车齐驱,物联网发展将超出你的想象!

我们正处在一个数字塑造万物的时期,物联网在数字转型中扮演重要角色,在相当长的时间里物联网技术将会蓬勃....

的头像 Thundersoft中科创达 发表于 05-14 09:24 1216次 阅读
ABC三车齐驱,物联网发展将超出你的想象!

Teradata分析平台首创“四维分析”具备更智能的物联网边缘计算能力

导读:Teradata分析平台首创四维分析交付更智能的物联网边缘计算能力,整合时序、时态、地理空间、....

发表于 05-10 09:24 598次 阅读
Teradata分析平台首创“四维分析”具备更智能的物联网边缘计算能力

“物联网芯片”推进边缘计算发展

i.MX 紧凑灵活的系统集i.MX处理器、Wi-Fi连接和安全性于一体,助力物联网产品快速上市 S....

发表于 05-10 08:49 396次 阅读
“物联网芯片”推进边缘计算发展

边缘计算产业的现状如何?遇到的困难有哪些?

在千亿国际娱乐联通网络技术研究院首席专家唐雄燕看来,现阶段,不同的厂商在打造边缘计算平台时的确是相互独立的。....

的头像 C114通信网 发表于 05-08 15:01 1014次 阅读
边缘计算产业的现状如何?遇到的困难有哪些?

六大工业互联场景的TSN+OPC UA智能制造测试床

在本次发布的智能制造测试床中,华为与多家厂商共同打造了六大工业互联场景,包括与AII打造的电机预测性....

的头像 5G 发表于 04-26 10:58 1512次 阅读
六大工业互联场景的TSN+OPC UA智能制造测试床

边缘计算与云计算的角逐 谁才是胜者

边缘计算是云计算的一种形式,但与将计算和存储集中到单个数据中心的传统云计算架构不同,边缘计算将计算或....

发表于 04-23 09:55 228次 阅读
边缘计算与云计算的角逐 谁才是胜者

科技巨头的行动 建设于边缘计算上的城市

目前,在全球,智慧城市建设处于一个概念到逐步落地的过程,而科技巨头与投资大佬是这一新浪潮重要的参与者....

的头像 人工智能学家 发表于 04-20 16:41 474次 阅读
科技巨头的行动 建设于边缘计算上的城市

Gartner发布新兴技术成熟度曲线,三方面技术趋势的汇聚会带来有竞争力的商业生态

未来10年,人工智能将成为最具破坏性级别的技术,主要是因为卓越的计算能力、漫无边际的数据集、深度神经....

的头像 机器人大讲堂 发表于 04-18 16:01 1868次 阅读
Gartner发布新兴技术成熟度曲线,三方面技术趋势的汇聚会带来有竞争力的商业生态

2020年将有超过500亿的终端与设备联网

把云计算看作是大脑,那么边缘计算就是大脑输出的神经触角,这些触角连接到各个终端运行各种动作。

的头像 Thundersoft中科创达 发表于 04-18 10:18 3195次 阅读
2020年将有超过500亿的终端与设备联网

从本地检测到边缘计算,物联网网关还需要经历什么?

工厂里每一台设备都在产生数据,从设备数据的角度来看,可以从庞大的数据背后挖掘、分析设备意外停机的形成....

的头像 司南物联 发表于 04-17 08:57 2024次 阅读
从本地检测到边缘计算,物联网网关还需要经历什么?

阿里IOT战略瞄准了IOT未来趋势——边缘计算

随着物联网发展以及实践,2018年3月底,阿里IOT战略也逐渐清晰,提出“物联网基础设施搭建者”定位....

的头像 山东省物联网协会 发表于 04-13 15:43 1899次 阅读
阿里IOT战略瞄准了IOT未来趋势——边缘计算

物联网缘何被再度热炒?从物联网到边缘计算说开去

笔者认为,物联网的产业生态太过庞大,比如芯片、网络、终端等。而作为物联网的重要实现基础是计算功能。市....

的头像 ittbank 发表于 04-12 16:38 919次 阅读
物联网缘何被再度热炒?从物联网到边缘计算说开去

边缘计算和物联网的关系 边缘计算的五大优势

随着物联网的发展,边缘计算已成为时下最热门的技术之一,引得华为、阿里、ARM、英特尔等行业巨头纷纷布....

发表于 04-10 02:50 847次 阅读
边缘计算和物联网的关系 边缘计算的五大优势

边缘计算对“芯”需求 英特尔至强D-1500加速边缘应用

近两年来,边缘计算这个词频繁被提及,得益于前期ETSI、3GPP等国际标准组织的推动,2016年在国....

发表于 03-30 17:31 131次 阅读
边缘计算对“芯”需求 英特尔至强D-1500加速边缘应用

抖动和相位噪声是什么?

实际信号的很复杂,可能既有随机抖动成分(RJ),也有不同频率的确定性抖动成分(DJ)。确定性抖动可能....

的头像 电子工程专辑 发表于 03-30 08:44 430次 阅读
抖动和相位噪声是什么?

边缘计算典型应用场景介绍pdf下载

边缘计算典型应用场景

发表于 03-28 15:53 65次 阅读
边缘计算典型应用场景介绍pdf下载

时钟相位噪声测量中杂散的讨论及应用

高增益设计良好的时钟缓冲器将倾向于抑制AM并且仅通过相位(定时)误差。然而,没有输入时钟缓冲器是完美....

的头像 SiliconLabs 发表于 03-23 09:07 2013次 阅读
时钟相位噪声测量中杂散的讨论及应用

小数分频频率合成器的实现方法

Σ-Δ小数分频频率合成器相位噪声源到输出端的传递函数除VCO相位噪声传递函数为高通滤波传递函数外,其....

的头像 电子技术应用ChinaAET 发表于 03-21 08:58 614次 阅读
小数分频频率合成器的实现方法

脉冲重复频率和脉宽对脉冲相噪的灵敏度测试

在使用数字相位解调和幅度解调技术测量脉冲信号相位噪声中,脉宽和脉冲重复频率会对测试结果造成影响。本文....

发表于 03-20 09:04 463次 阅读
脉冲重复频率和脉宽对脉冲相噪的灵敏度测试

工业物联网边缘计算应用案例(酿酒制造)

来自CSR1010开发套件的高通蓝牙低功耗(BLE)信号灯被连接到传送托盘上。当我们手动移动托盘时,....

发表于 03-06 10:36 964次 阅读
工业物联网边缘计算应用案例(酿酒制造)

集中式数据中心与边缘计算白皮书精华集锦

集中式数据中心与边缘计算白皮书精华集锦

发表于 03-01 09:39 207次 阅读
集中式数据中心与边缘计算白皮书精华集锦

6种经典实用的相位噪声测量方法(图文解析)

相位噪声是对信号时序变化的另一种测量方式,其结果在频率域内显示。用一个振荡器信号来解释相位噪声。如果....

的头像 贸泽电子设计圈 发表于 02-28 09:12 4485次 阅读
6种经典实用的相位噪声测量方法(图文解析)

恩智浦携前沿物联网、工业和汽车解决方案亮相2018年嵌入式系统展会

人与智能设备和服务之间的交互已成为现代生活不可或缺的一部分。恩智浦半导体它将在2018年嵌入式系统展....

的头像 人间烟火123 发表于 02-27 10:18 1714次 阅读
恩智浦携前沿物联网、工业和汽车解决方案亮相2018年嵌入式系统展会

物联网快速发展将助推边缘计算爆发 完善物联网生态

万物互联的背景之下,物联网应用越加成熟,同时边缘计算渐渐进入人们的视野,被人们多次提及。边缘计算的出....

发表于 02-24 16:11 304次 阅读
物联网快速发展将助推边缘计算爆发 完善物联网生态

4个关键词 试看2018物联网发展趋势

发表于 12-22 14:33 1274次 阅读
4个关键词 试看2018物联网发展趋势

频谱分析仪的相位噪声

发表于 10-16 10:43 597次 阅读
频谱分析仪的相位噪声

相位噪声

发表于 10-09 10:44 579次 阅读
相位噪声

pll相位噪声怎么计算

发表于 12-07 15:09 3498次 阅读
pll相位噪声怎么计算