信號完整性分析基礎(chǔ)之六--直方圖在抖動分析中的應用
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力科WaveRunner以上示波器均標配了直方圖功能，既可以快速查看所有參數(shù)的小直方圖，也可通過運算（math）得到大直方圖（圖5）。設(shè)置樣本（buffer）總量和水平分辨率（bin）可以改善直方圖的波形并提高測量精度（圖6），其中buffer的最大值可以設(shè)為20億！而bin的最大值則可以設(shè)為2000！
5力科示波器中的直方圖5力科示波器中的直方圖
6直方圖的設(shè)置6直方圖的設(shè)置
在抖動分析中，參數(shù)不同的直方圖形狀往往揭示了抖動的性質(zhì)和來源。如圖7所示，波形的頻率直方圖顯示為高斯分布（黃色直方圖），揭示信號頻率僅有受噪聲影響的隨機抖動，而紅色的脈沖寬度直方圖為非高斯分布，揭示信號脈寬變化有固有抖動。
7某信號的頻率和脈寬直方圖7某信號的頻率和脈寬直方圖
以下是幾種常見直方圖的形狀：
8不同的直方圖形狀8不同的直方圖形狀
其中，（a）是高斯分布，表明這是一種隨機抖動，在大多數(shù)電路中其來源主要是系統(tǒng)的熱噪聲。
(b)是一種正弦曲線抖動或周期抖動，表明抖動中存在周期性的成分，這種抖動一般是由耦合到系統(tǒng)中的外部確定性干擾源引起的，如開關(guān)電源噪聲或局部RF載波。此外時鐘恢復PLL不穩(wěn)定也可能會導致周期抖動。
(c)是一種單一分布，可能是由碼間干擾（ISI）造成的。而由于連接器、電纜以及通道的信號轉(zhuǎn)換帶來的反射、驅(qū)動器和接收器的有限帶寬造成的抖動是碼間干擾的主要成因。其主要特點表現(xiàn)在對碼型的依賴性上。每個不同的碼型在50%交叉點都有其各自的直方圖分布。
(d)是雙峰分布，這種抖動極有可能是占空比失真（DCD）貢獻的，由于信號上升沿和下降沿的轉(zhuǎn)換速率不同或者波形的判定門限不在50%的交叉點上都有可能造成時鐘不對稱而帶來占空比失真。
可以看出，直方圖以非常緊湊的形式傳達了大量的信息。在抖動測量和分析中，我們可以使用專用的直方圖參數(shù)提取信息，這對于我們理解抖動的分布、識別不同的抖動來源，以及系統(tǒng)的調(diào)試和失效分析提供了有意義的參考。在隨后的文章中，將會有使用直方圖測量定時抖動等專題介紹，敬請大家繼續(xù)關(guān)注我們的信號完整性系列。
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