Как добавить контролируемое количество дрожания к сигналу

Фон

Я разрабатываю схему цифровых часов и восстановления данных, и теперь я попадаю на фазу оценки, сосредоточившись на тестировании пределов дизайна и поиске потенциальных сильных и слабых сторон. Важной метрикой этой конкретной конструкции является толерантность к дрожанию в асинхронном входном сигнале. Чтобы оценить этот показатель, у меня есть тестовая установка, как показано ниже.

schematic

имитировать эту схему - Схема, созданная с использованием CircuitLab

Проблема

Чтобы результаты тестирования были значимыми, желательно, чтобы джиттер имел следующие характеристики:

  • Случайное или псевдослучайное
  • Гауссовское распределение
  • Стандартное отклонение шума параметризуется и может быть изменено (УПРАВЛЕНИЕ JITTER выше)

Это не похоже на легкую задачу. Есть ли относительно простой способ ввести контролируемое количество дрожания в тестовую установку?


Что я до сих пор

Я дал некоторые мысли и исследования, и у меня есть два возможных способа реализовать это в аппаратных средствах.

  1. Если частота передачи тестовой схемы значительно выше, чем у тестируемого устройства, тогда выход может быть передискретизирован. Затем дополнительные фрагменты могут быть добавлены или удалены с выхода, чтобы ввести дискретную величину дрожания. Из-за шума квантования этот джиттер не будет полностью гауссовским. Но если скорость передискретизации тестовой схемы данных передачи достаточно высока, эту проблему можно смягчить.
  2. В тестовой установке Kubicek и др. (ниже) используется оптическая передача с переменный аттенюатор для достижения желаемого эффекта. Это не совсем очевидно для меня, почему это будет достигнуто выше, но анализатор спектра должен иметь возможность определить, работает ли он по назначению.

введите описание изображения здесь>> </p>

<p> Я понимаю, что в моем вопросе нет много деталей о дизайне и настройке теста. Это преднамеренно, поскольку я хочу сохранить это как концептуальное и общее, насколько это возможно. Я хочу, чтобы это не стало конструкторской записью в пользу создания сообщения постоянного значения ссылки. </p></body></html>

12 голосов | спросил travisbartley 9 thEurope/Moscowp30Europe/Moscow09bEurope/MoscowMon, 09 Sep 2013 07:09:33 +0400 2013, 07:09:33

3 ответа


3

Очевидным ответом является использование генератора цифровых сигналов для добавления контролируемого количества шума к управляющему входу VCO.

Имейте в виду, что этот шумовой сигнал будет представлять собой мгновенную частотную ошибку, а не фазовую ошибку, которую вы обычно ассоциируете с дрожанием, поэтому следует соответствующим образом интегрировать /дифференцировать.

Вы показываете отдельную схему, добавляющую джиттер к чистому сигналу, поступающему от тестового генератора. VCO может быть частью PLL в этой отдельной схеме. PLL будет поддерживать выходную частоту average так же, как и входную частоту, но будет иметь минимальное влияние на добавленный джиттер, если его контур обратной связи имеет минимальный коэффициент усиления на частоте дрожания.

Если вы намереваетесь генерировать более чем часть единичного интервала между дрожанием от пика до пика, вам понадобится эластичный магазин (FIFO) для хранения данных теста. Возможно, проще просто использовать дрожащие часы для генерации данных в первую очередь.

ответил Dave Tweed 9 thEurope/Moscowp30Europe/Moscow09bEurope/MoscowMon, 09 Sep 2013 08:12:50 +0400 2013, 08:12:50
3
  

Испытательная установка Kubicek et al. использует оптическую передачу с переменным аттенюатором для достижения желаемого эффекта. Это не совсем очевидно для меня, почему это будет достигнуто выше.

Ваш подразумеваемый вопрос: «Что происходит на рис. 5 для создания управляемого случайного дрожания?».

Сначала убедитесь, что каждый оптический приемник вводит шум в принятый сигнал. Этот шум довольно точно моделируется как гауссовский случайный ток. Контур транс-импедансного усилителя приемника (TIA), естественно, преобразует шумы тока в шум. Выход фотодиода /TIA представляет собой аналоговый сигнал, пропорциональный оптическому входному сигналу, плюс добавленный шум, о котором мы только что говорили.

Что скрыто в чертеже - это усилитель с лимитированием для получения цифровых логических уровней от выхода TIA. Я предполагаю, что это происходит в буфере вентилятора в замкнутой цепи. Когда вы применяете усилитель-ограничитель к шумному входу, шум будет преобразован в дрожание, так как есть разница в том, в какое время нарастающие и падающие края пересекают порог принятия решения. Это временное изменение является джиттером, и оно пропорционально шуму на входе и обратно пропорционально наклону ребер (dV /dt).

Когда вы увеличиваете оптическое ослабление, вы уменьшаете dV /dt, но вы не уменьшаете шум, поэтому вы увеличиваете дрожание.

О решении VCO

FM-выход вашего источника синхронизации (как предлагает ответ Дейва) вряд ли вызовет гауссовский случайный шум, как вы просили в своем вопросе. Разумеется, это не случайный шум, который некоррелирован от края к краю (случайный дрожание или «RJ»), который, кажется, является тем, что вам нужно, и тем, что вы получите от схемы Kubicek.

Этот является хорошим методом для получения синусоидального дрожания с частотной характеристикой (SJ), который является еще одной спецификацией, о которой вам нужно беспокоиться при описании CDR. На самом деле в моем опыте гораздо чаще распространять CDR по их толерантности к одночастотному синусоидальному джиттеру, чем к их толерантности к некоррелированному гауссовскому случайному джиттеру.

ответил The Photon 9 thEurope/Moscowp30Europe/Moscow09bEurope/MoscowMon, 09 Sep 2013 20:10:24 +0400 2013, 20:10:24
2

Одна вещь, которую вы можете сделать, это реализовать версию схемы задержки, которая используется в DLL. Это, как правило, целая цепочка инверторного тока. Вам необходимо дегенерировать подачу тока из рельсов в устройство и подачу тока из устройства (для симметрии подъема /падения) и иметь инвертор восстановления (без тока голодания) на выходе.

Это также будет эмулировать наиболее распространенный источник джиттера в источниках (частичное разрушение рельса и его модуляция на выходе через транзисторы G_m.

schematic

имитировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab

Источники тока с контролируемым напряжением могут быть просто транзисторами PMOS и NMOS, но на плате у вас есть другие опции. Вы можете изменить количество ступеней, чтобы увеличить контроль напряжения задержки.

Чтобы противоречить самому себе, вы также можете просто контролировать верхний уровень питания, пока вы удерживаете количество этапов задержки до четного числа (будучи инверторами, они поочередно будут задерживать подъем, а затем задний фронт). Тогда вам нужно будет иметь два инвертора восстановления на выходе.

schematic

имитировать эту схему

Тем не менее, есть еще более простой способ, если вы просто хотите ввести шум по краям.

schematic

имитировать эту схему

ответил placeholder 9 thEurope/Moscowp30Europe/Moscow09bEurope/MoscowMon, 09 Sep 2013 14:29:52 +0400 2013, 14:29:52

Похожие вопросы

Популярные теги

security × 330linux × 316macos × 2827 × 268performance × 244command-line × 241sql-server × 235joomla-3.x × 222java × 189c++ × 186windows × 180cisco × 168bash × 158c# × 142gmail × 139arduino-uno × 139javascript × 134ssh × 133seo × 132mysql × 132