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。

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

中国移动从哪些方面推动边缘计算发展

网络的云化让计算、存储等资源和能力平台从平台向网络边缘延伸,实现边缘计算。目前,边缘计算等典型场景主....

的头像 C114通信网 发表于 11-20 11:52 357次 阅读
中国移动从哪些方面推动边缘计算发展

3403C True RMS电压表操作和维修手册

Part  Number 03403-90005 (August 1977). The 3403C is a discontinued product; this manual is provided for ...

发表于 11-19 10:04 14次 阅读
3403C True RMS电压表操作和维修手册

物联网时代:边缘计算与云计算的新融合

科技领域的历史学家肯定会指出,这种混合组合的想法并不新鲜。在计算机还很昂贵的时代,70和80年代的原....

的头像 瑞萨电子 发表于 11-16 14:46 520次 阅读
物联网时代:边缘计算与云计算的新融合

边缘计算是未来视频监控中的重要部分

近年来,云市场争夺战如火如荼。无论是亚马逊、微软、Google等国外科技巨头,还是国内的BAT,都纷....

发表于 11-15 16:37 58次 阅读
边缘计算是未来视频监控中的重要部分

华为的核心战略是联接加云也是行业数字化转型的双引擎

张伟指出,联接+云是行业数字化转型的双引擎,华为的战略也聚焦于此,让连接更加灵活,便捷更加安全可靠,....

发表于 11-15 10:21 91次 阅读
华为的核心战略是联接加云也是行业数字化转型的双引擎

5G设备和边缘计算是推动全球通信运营商资本支出增加的关键因素

固网通信运营商资本支出在此期间的绝对值是稳定的,由于固定服务收入略有上升,因此固定服务资本密集度略有....

发表于 11-14 09:56 172次 阅读
5G设备和边缘计算是推动全球通信运营商资本支出增加的关键因素

人工智能结合边缘计算能使云端数据更安全

未来的汽车应该是一种会学习的轮式机器人,面对持续升温的自动驾驶汽车,在近日举办的第一届中国国际智能产....

发表于 11-13 15:30 238次 阅读
人工智能结合边缘计算能使云端数据更安全

人工智能时代 边缘计算将在安防行业发挥越来越大的作用

据IDC发布的《中国制造业物联网市场预测2016-2020年》报告显示,2018年将有40%的数据需....

发表于 11-12 16:56 195次 阅读
人工智能时代 边缘计算将在安防行业发挥越来越大的作用

20分类检测模型源码下载

20-class detection model project source code, downloaded github of kendryte ...

发表于 11-09 15:45 94次 阅读
20分类检测模型源码下载

物联网技术的大量普及与飞速发展将引发智慧商业物种大爆发

物联网技术的大量普及,可以满足更为多样化的连接需求,实现更为广泛的人与人、人与物、物与物之间的连接,....

发表于 11-09 10:00 261次 阅读
物联网技术的大量普及与飞速发展将引发智慧商业物种大爆发

边缘计算如何推动物联网的发展

云计算和边缘计算正在塑造物联网(IoT)的未来。这种组合为物联网网络中连接的设备带来了稳定性,并通过....

发表于 11-09 08:40 188次 阅读
边缘计算如何推动物联网的发展

物联网将会让城市变得更智能

边缘计算更适合物联网,它位于大面积区域、低连接性区域或依赖多个传感器协同工作以提供复杂图像的区域。在....

发表于 11-07 15:28 210次 阅读
物联网将会让城市变得更智能

XL30XX系列降压恒流产品设计指南

本文档的主要内容详细介绍的是XL30XX系列降压恒流产品设计指南 输入电容起到储能、滤波与提供瞬态....

发表于 11-05 08:00 36次 阅读
XL30XX系列降压恒流产品设计指南

在进入边缘计算之前 需要物联网边缘管理

物联网( IoT )有一句新格言:“在进入边缘计算之前,您需要边缘管理。”

的头像 物联之家网 发表于 11-03 10:56 494次 阅读
在进入边缘计算之前 需要物联网边缘管理

盘点16个正在崛起的新型技术

Gartner今年发布的技术成熟曲线中,出现了16个处于上升阶段的新兴技术,这些正在崛起的技术,或将....

的头像 嵌入式资讯精选 发表于 11-01 17:05 775次 阅读
盘点16个正在崛起的新型技术

有缺陷的人工智能和并不陌生的边缘计算

人类智力是知识基础上的能力表现,有“行为智力”(如洗衣做饭、耕田织布、琴棋书画、读书做工)与“思考智....

的头像 嵌入式资讯精选 发表于 11-01 16:14 531次 阅读
有缺陷的人工智能和并不陌生的边缘计算

边缘计算对嵌入式系统实现物联网应用有何影响

云计算几年前非常流行,但是当所有应用落地,海量数据涌入云之后,相应的问题也随之而来,处理速度慢、时延....

的头像 嵌入式资讯精选 发表于 10-31 16:34 1107次 阅读
边缘计算对嵌入式系统实现物联网应用有何影响

华为和比特大陆发布新型边缘计算芯片

近日,华为和比特大陆纷纷发布了针对边缘计算的新芯片产品。

的头像 人工智能学家 发表于 10-31 16:02 1300次 阅读
华为和比特大陆发布新型边缘计算芯片

中国移动正打造开放的边缘计算生态

中国移动正从基础设施体系、硬件、平台、API市场开放四方面推动边缘计算产业发展,打造开放的边缘计算生....

的头像 C114通信网 发表于 10-31 15:36 438次 阅读
中国移动正打造开放的边缘计算生态

边缘计算的发展正在成为推动社会发展的重要催化剂

当前,边缘计算成为信息通信产业发展的热点和焦点。作为网络与垂直行业相互结合的桥梁,边缘计算可为相关行....

发表于 10-31 10:18 108次 阅读
边缘计算的发展正在成为推动社会发展的重要催化剂

边缘计算的发展这十大问题非常值得关注

随着5G、物联网等发展,让边缘计算产业变得非常火热。但在中国工程院院士邬贺铨看来,现在边缘计算发展仍....

发表于 10-31 10:06 420次 阅读
边缘计算的发展这十大问题非常值得关注

边缘计算是支撑行业数字化的关键使能技术

边缘计算是在靠近终端设备或数据源头的边缘节点(位置),融合联接、计算、存储、控制和应用(功能),满足....

发表于 10-31 10:01 130次 阅读
边缘计算是支撑行业数字化的关键使能技术

中国移动正在从四方面推动边缘计算产业的发展

在昨日举行的2018边缘计算技术峰会上,中国移动研究院网络与IT技术研究所所长段晓东介绍,中国移动正....

发表于 10-31 09:58 196次 阅读
中国移动正在从四方面推动边缘计算产业的发展

边缘计算的发展需要在三方面发力

李正茂认为,作为网络与工业相结合的桥梁,边缘计算的发展可以为工业互联网,物联网的发展提供重要的支撑,....

发表于 10-31 09:55 391次 阅读
边缘计算的发展需要在三方面发力

华为刘少伟表示华为在边缘计算上的产品和解决方案包括四个部分

“边缘计算也有IaaS、PaaS、SaaS,它跟云上的公有云和大云之间的协同,实现给云以边缘、给边缘....

发表于 10-31 09:46 160次 阅读
华为刘少伟表示华为在边缘计算上的产品和解决方案包括四个部分

中国移动对边缘计算的三方面思考和认识

随着工业互联网、物联网等新兴行业的高速发展,边缘计算已经成为继云计算之后,信息时代竞争的又一制高点。....

发表于 10-31 08:56 298次 阅读
中国移动对边缘计算的三方面思考和认识

5G边缘计算MEC应用场景越来越广泛,正在逐渐满足各行业的多样化需求

边缘计算——通过将业务平台下沉到更加靠近用户的网络边缘,可以进一步提高网络效率,增强服务能力,提供近....

发表于 10-31 08:47 192次 阅读
5G边缘计算MEC应用场景越来越广泛,正在逐渐满足各行业的多样化需求

5G尚未就绪,MEC部署的时机是否已经成熟,技术条件是否已经具备

MEC(移动边缘计算or多样化边缘计算),为何在2018年火得一塌糊涂?因为,通过前期的技术研发和商....

发表于 10-31 08:37 117次 阅读
5G尚未就绪,MEC部署的时机是否已经成熟,技术条件是否已经具备

中国移动正全面建立边缘计算生态,到2020年边缘计算市场可超万亿

“我们预测边缘计算可能最先到来的五个方向,分别是车联网、智慧城市、生活娱乐、工业互联网、园区分流。”....

发表于 10-31 08:30 176次 阅读
中国移动正全面建立边缘计算生态,到2020年边缘计算市场可超万亿

相位噪声测量值不低于-119dBc/Hz

大家好。 我有一个具有相位噪声特性的E4440A,选件226。我曾尝试测量几个发生器的相位噪声,已知相位噪声低于-126dBc / Hz但...

发表于 10-30 17:19 47次 阅读
相位噪声测量值不低于-119dBc/Hz

未来努力的方向将会是利用人工智能计算技术

“储备池计算所使用的特殊技巧是将所有维度线性组合,在给定输入的条件下,获得与我们期望计算机输出相一致....

的头像 IEEE电气电子工程师学会 发表于 10-30 10:15 297次 阅读
未来努力的方向将会是利用人工智能计算技术

一文汇总边缘计算芯片格局最新分析

人工智能结合边缘计算已经成为最热门的市场之一,在边缘计算终端芯片、服务器芯片和芯片IP授权领域,华为....

发表于 10-29 09:51 685次 阅读
一文汇总边缘计算芯片格局最新分析

英特尔立足于物联网领域不断开创新技术的三大战略

英特尔公司高级副总裁兼物联网事业部总经理Thomas Lantzsch表示:“英特尔在物联网领域不断....

发表于 10-29 09:23 435次 阅读
英特尔立足于物联网领域不断开创新技术的三大战略

AD637高精度宽带RMS到直流变换器的数据手册免费下载

AD637是一个完整的高精度单片RMS到DC转换器,计算任何复波形的真有效值。它提供了在集成电路rm....

发表于 10-29 08:00 36次 阅读
AD637高精度宽带RMS到直流变换器的数据手册免费下载

物联网边缘管理应该是什么样的

过去几年里,边缘计算一直占据物联网趋势的榜首,这当然有充分理由。边缘计算让边缘设备更智能、更独立——....

发表于 10-26 14:46 551次 阅读
物联网边缘管理应该是什么样的

地平线携基于AI芯片的未来城市解决方案出席安博会

中国国际社会公共安全产品博览会在中国国际展览中心新馆举行。23日下午,拥有国际领先软硬结合AI核心技....

的头像 人间烟火123 发表于 10-26 09:05 2558次 阅读
地平线携基于AI芯片的未来城市解决方案出席安博会

Gartner发布2019年十大战略性技术,对中国而言将如何布局?

近日,知名咨询及分析机构Gartner发布了最新预测2019年十大战略技术,其中包括:自主化设备、增....

的头像 张康康 发表于 10-25 19:44 890次 阅读
Gartner发布2019年十大战略性技术,对中国而言将如何布局?

边缘计算与数据中心的未来

在边缘计算模型下,由于大多数知识来自靠近数据源的本地,数据分析仅部分依赖于网络带宽。无论是在设备、边....

的头像 人间烟火123 发表于 10-25 14:25 1880次 阅读
边缘计算与数据中心的未来

烽火通信以“三国、五化,一中心”为原则,全面推动工业互联网的发展

特别是以互联网为代表的信息通信技术的发展为传统制造业的转型提供了动力和条件,云计算、物联网、大数据等....

发表于 10-25 09:16 1036次 阅读
烽火通信以“三国、五化,一中心”为原则,全面推动工业互联网的发展

5G网络和MEC技术在垂直应用中的作用

在众多5G技术中,MEC(Multi-Access Edge Computing,多接入边缘计算)被....

发表于 10-25 08:30 453次 阅读
5G网络和MEC技术在垂直应用中的作用

2019年企业与组织需要探索的十大战略技术趋势

尽管科幻小说可能将人工智能机器人描绘成坏人,但一些科技巨头现在已经开始将其用于安全管理。微软和优步等....

的头像 工业4俱乐部 发表于 10-24 16:08 1233次 阅读
2019年企业与组织需要探索的十大战略技术趋势

什么是边缘计算,将如何改变制造业

工业物联网主要是将生产设备、人和产品的数据采集到云端计算平台,再利用软件系统和机器学习技术进行分析和....

发表于 10-23 08:33 76次 阅读
什么是边缘计算,将如何改变制造业

边缘计算未来市场动态分析 物联网和5G网络起决定作用

来源:雷锋网近年来,计算工作负载一直在迁移:首先是从本地数据中心迁移到云,现在越来越多地从云数据中心....

的头像 人工智能 发表于 10-21 10:03 3033次 阅读
边缘计算未来市场动态分析 物联网和5G网络起决定作用

请问如何在std rms模块中读取相关电平值?

您好, 最近又个项目,需要使用Compressor,并读取输入前、输入后及被压缩的电平值,在SigmaStudio中选择std rms模块。但使用...

发表于 10-19 15:08 79次 阅读
请问如何在std rms模块中读取相关电平值?

中国移动正在三方面推动,边缘计算加速新型“数据中心”的发展

但多种场景的部署需求也意味着,未来的数据中心在形态和功能上都将发生改变。段晓东认为,边缘计算,导致资....

发表于 10-17 10:44 577次 阅读
中国移动正在三方面推动,边缘计算加速新型“数据中心”的发展

晶圆代工市场受惠于边缘计算、7纳米矿机,将实现35-45亿美元增长

大型中国台湾地区券商近日拜访比特大陆、嘉楠耘智后发现,随虚拟货币价格趋稳,相关中国大陆厂商积极升级到....

发表于 10-17 10:31 396次 阅读
晶圆代工市场受惠于边缘计算、7纳米矿机,将实现35-45亿美元增长

物联网黄金时代,边缘计算+网络虚拟化,将推动物联网需求真正落地

"连接",正是万物互联的核心前提。芯片、终端、连接、平台、应用五个部分,"连接"是整个环节中,承上启....

发表于 10-16 15:41 821次 阅读
物联网黄金时代,边缘计算+网络虚拟化,将推动物联网需求真正落地

怎么设置TIMER周期

我使用一个标准的定时器模块采取了一些在设定的时间间隔的交流波形样本;我基本上是做一个RMS电压测量,所以需要能够确保我取...

发表于 10-15 15:49 76次 阅读
怎么设置TIMER周期

雷达脉冲飞行时间参考设计包括BOM及层图

描述             Light Detection and Ranging (LIDAR) systems use the ...

发表于 10-15 15:12 139次 阅读
雷达脉冲飞行时间参考设计包括BOM及层图

区块链技术和边缘计算,这两项技术在供应链金融领域将大有可为

当前,供应链金融的繁荣发展与“金融技术”的进步已成共生共长的关系。供应链金融的发展与大数据、云计算、....

发表于 10-15 14:52 120次 阅读
区块链技术和边缘计算,这两项技术在供应链金融领域将大有可为

为什么边缘计算在物联网时代中如此重要?

通过边缘计算,数据由设备本身或本地计算机或服务器处理,而不是传输到远程数据中心。边缘计算可实现数据流....

发表于 10-13 11:15 632次 阅读
为什么边缘计算在物联网时代中如此重要?

相位噪声的RMS抖动

我正在使用E5052B信号源分析仪来获取相位噪声数据,载波频率为20.460802MHz,频率范围为1Hz至5MHz。 我试图将导出为.csv...

发表于 10-10 17:50 75次 阅读
相位噪声的RMS抖动

求教关于24位ADC INL DNL测试问题

(1)项目对ADC系统的线性度要求比较高,请专家提供一下解决方案,有没有什么参考文献,以及需要哪些实验仪器,以及数据处理方...

发表于 10-10 11:21 106次 阅读
求教关于24位ADC INL DNL测试问题

关于隔离电源的隔离耐压和爬电距离介绍

随着嵌入式行业的快速发展,在各种行业应用中电源要求也越来越高,为保证系统的稳定性,隔离电源应运而生。....

的头像 ZLG致远电子 发表于 10-10 09:27 1538次 阅读
关于隔离电源的隔离耐压和爬电距离介绍

如何通过MEC构造基于深度学习的自动驾驶汽车缓存

本文通过使用部署在多接入边缘计算(MEC)结构上的深度学习方法,为自动驾驶汽车提出了基于深度学习的缓....

的头像 智车科技 发表于 10-10 09:26 475次 阅读
如何通过MEC构造基于深度学习的自动驾驶汽车缓存

剖析边缘计算的不同定义、市场状况及发展前景

数十亿物联网设备和5G网络这两股力量必将推动计算工作负载的部署方式发生深远而重大的变化。

的头像 电子发烧友网工程师 发表于 10-10 08:48 729次 阅读
剖析边缘计算的不同定义、市场状况及发展前景

英特尔:5G是未来互联互通之基础,将进一步开发人类潜能

“5G不仅仅是下一代沟通方式、连通方式,它也是第四次工业浪潮的一个基础,将进一步开发人类潜能。”在I....

的头像 章鹰 发表于 10-09 11:31 2402次 阅读
英特尔:5G是未来互联互通之基础,将进一步开发人类潜能

13.2W(4A)隔离型反激式转换器参考设计包括BOM及层图

描述             PMP10632 是一种采用 LM5020-2 控制器 IC 的隔离型反激式...

发表于 10-09 08:44 203次 阅读
13.2W(4A)隔离型反激式转换器参考设计包括BOM及层图

科大讯飞回应AI同传造假:从未将人工翻译包装成机器,或因动了别人“奶酪”

据报道,美光近日公布了2018财年第四季度和全年财报。截止2018年8月30日,美光第四财季收入84....

的头像 电子发烧友网 发表于 10-08 16:47 1318次 阅读
科大讯飞回应AI同传造假:从未将人工翻译包装成机器,或因动了别人“奶酪”

请问RMS测量正弦信号计算公式是什么?

请问ADI的工程师,在不用RMS真有效值芯片测量如下图的正弦信号 的RMS值时,芯片内部的计算公式是什么?是不是对该信...

发表于 10-01 06:31 85次 阅读
请问RMS测量正弦信号计算公式是什么?