Konverter von Phasenrauschen zu Jitter
Oszillator-Phasenrauschen (dBc/Hz) in RMS-Jitter und Zyklus-Jitter umrechnen, indem Sie über einen bestimmten Offset-Frequenzbereich integrieren
Formel
Wie es funktioniert
Der Phasenrausch-zu-Jitter-Rechner wandelt Oszillator-Phasenrauschen (dBC/Hz) in Zeitbereichs-Jitter (ps RMS) um — unverzichtbar für die Auswahl der Taktquelle, das Design serieller Hochgeschwindigkeitsverbindungen und die Entwicklung von Radarsystemen. Entwickler von Takt-ICS, SERDES-Ingenieure und HF-Systemarchitekten verwenden dies, um Zeitspannen zu überprüfen und Oszillatoren auszuwählen. Gemäß IEEE 1139-2008 bezieht sich das Phasenrauschen L (f) beim Offset f vom Träger auf Jitter durch Integration: sigma_rms = (1/ (2*pi*fc)) sqrt (2 integral [L (f) df]) von f1 bis f2. Ein Oszillator von -100 dBc/Hz bei 100 MHz mit einer Integration von 12 kHz bis 20 MHz ergibt einen RMS-Jitter von etwa 0,5 ps. Laut Egan „Phase-Lock Basics“ (2. Aufl.) wirkt sich Jitter direkt auf die Bitfehlerrate aus: 0,1 UI-Jitter bei 10 Gbit/s (10 ps) führen zu einer BER-Untergrenze von 1e-12. Moderne XO/TCXO-Oszillatoren erreichen -110 bis -150 dBc/Hz bei einem Offset von 10 kHz, was einem Jitter im Subpikosekundenbereich entspricht.
Bearbeitetes Beispiel
Wählen Sie einen Oszillator für SERDES mit 10 Gbit/s, der einen integrierten RMS-Jitter von < 1 ps von 12 kHz bis 20 MHz erfordert. Schritt 1: UI = 100 ps bei 10 Gbit/s. Gemäß IEEE 802.3 ist das Jitter-Budget = 0,15 UI = insgesamt 15 ps. Schritt 2: Zuteilung der Taktquelle = 30% = 4,5 ps. Schritt 3: Auf die Anforderung für Phasenrauschen umrechnen. Bei einem Takt von 100 MHz ergibt ein Pauschalwert von -100 dBc/Hz ~0,8 ps. -110 dBc/Hz ergibt ~0,25 ps. Schritt 4: Wählen Sie einen Oszillator mit L (10 kHz) < -105 dBc/Hz. Schritt 5: Überprüfen: SiTime SiT9121 spezifiziert -115 dBc/Hz bei 10 kHz, was 0,15 ps RMS — 30-facher Spielraum ergibt. Gemäß Maxim AN-3359 gewährleistet dieser Ansatz einen robusten 10G-Link-Betrieb.
Praktische Tipps
- ✓Geben Sie gemäß IEEE 1139-2008 bei der Meldung von Jitter immer die Integrationsbandbreite an — 12 kHz bis 20 MHz sind Industriestandard für SERDES
- ✓Nahphasenrauschen (< 1 kHz Offset) dominiert den Jitter bei Schmalband-PLLs; bei Breitbandsystemen dominiert das weit vom Träger entfernte Rauschen
- ✓Verwenden Sie den Spektrumanalysator mit Kreuzkorrelation für Messungen unter -140 dBc/Hz pro Keysight AN 1316
- ✓Planen Sie einen Spielraum von 3 dB unter der Spezifikation für Phasenrauschen ein, um Temperaturschwankungen gemäß SiTime-Anwendungshinweisen Rechnung zu tragen
Häufige Fehler
- ✗Unter der Annahme eines linearen Verhältnisses zwischen Phasenrauschen und Jitter ist eine Integration erforderlich; ein flacher Wert von -100 dBc/Hz über die Dekade ergibt einen anderen Jitter als -100 in der Mitte
- ✗Vernachlässigung der Integrationsbandbreite — Die Integration von 1 kHz bis 100 MHz führt zu einem 10-mal höheren Jitter als bei 12 kHz bis 20 MHz
- ✗Verwendung von Einzelpunktphasenrauschen — muss über die gesamte PLL-Bandbreite oder SERDES CDR-Bandbreite gemäß IEEE 802.3 integriert werden
Häufig gestellte Fragen
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