Conversor de Ruido de Fase a Jitter
Convierte la densidad espectral de ruido de fase (dBc/Hz) a jitter de tiempo (ps RMS) integrando sobre una banda.
Fórmula
Cómo Funciona
La calculadora de ruido de fase a fluctuación convierte el ruido de fase del oscilador (dBc/Hz) en fluctuación en el dominio del tiempo (ps RMS), algo esencial para la selección de la fuente del reloj, el diseño de enlaces en serie de alta velocidad y el desarrollo de sistemas de radar. Los diseñadores de circuitos integrados de relojes, los ingenieros de SERDES y los arquitectos de sistemas de radiofrecuencia la utilizan para verificar los márgenes de temporización y seleccionar los osciladores. Según la norma IEEE 1139-2008, el ruido de fase L (f) en el desfase f con respecto a la portadora se relaciona con la fluctuación mediante la integración: sigma_rms = (1/ (2*pi*fc)) sqrt (2 integral [L (f) df]) de f1 a f2. Un oscilador de -100 dBc/Hz a 100 MHz con integración de 12 kHz a 20 MHz produce una fluctuación de fluctuación de aproximadamente 0,5 ps RMS. Según Egan «Phase-Lock Basics» (2ª ed.), la fluctuación afecta directamente a la tasa de error de bits: una fluctuación de 0,1 en la interfaz de usuario a 10 Gbps (10 ps) hace que el nivel de BER sea de 1 a 12. Los osciladores XO/TCXO modernos alcanzan de -110 a -150 dBc/Hz con un desfase de 10 kHz, lo que se traduce en una fluctuación inferior a los picosegundos.
Ejemplo Resuelto
Seleccione un oscilador para SERDES de 10 Gbps que requiera una fluctuación RMS de < 1 ps integrada de 12 kHz a 20 MHz. Paso 1: UI = 100 ps a 10 Gbps. Según IEEE 802.3, el rendimiento de fluctuación es de 0,15 UI = 15 ps en total. Paso 2: asignación de la fuente del reloj = 30% = 4,5 ps. Paso 3: Convertir al requisito de ruido de fase. Para un reloj de 100 MHz: -100 dBc/Hz rinden ~0,8 ps. -110 dBc/Hz rinden ~0,25 ps. Paso 4: Seleccione un oscilador con L (10 kHz) < -105 dBc/Hz. Paso 5: Verificación: el SiTime SiT9121 especifica -115 dBc/Hz a 10 kHz, lo que arroja 0,15 ps RMS, con un margen de 30x. Según Maxim AN-3359, este enfoque garantiza un funcionamiento sólido de los enlaces de 10 G.
Consejos Prácticos
- ✓Según IEEE 1139-2008, especifique siempre el ancho de banda de integración al informar sobre fluctuaciones: de 12 kHz a 20 MHz es el estándar del sector para SERDES
- ✓El ruido de fase cercana (compensación de < 1 kHz) domina la fluctuación en los PLL de banda estrecha; en los sistemas de banda ancha, domina el ruido alejado de la portadora
- ✓Utilice un analizador de espectro con correlación cruzada para mediciones de < -140 dBc/Hz por Keysight AN 1316
- ✓Margen económico de 3 dB por debajo de la especificación de ruido de fase para tener en cuenta la variación de temperatura según las notas de la aplicación SiTime
Errores Comunes
- ✗Suponiendo una relación lineal entre el ruido de fase y la fluctuación, se requiere la integración; una fluctuación plana de -100 dBc/Hz a lo largo de una década produce una fluctuación diferente a la de -100 en el centro
- ✗Descuidar el ancho de banda de integración: la integración de 1 kHz a 100 MHz produce una fluctuación 10 veces mayor que la de 12 kHz a 20 MHz
- ✗Uso de ruido de fase de punto único: debe integrarse en todo el ancho de banda PLL o en el ancho de banda SERDES CDR según IEEE 802.3
Preguntas Frecuentes
Metodología y referencias
Referencias
- A Simple Model of Feedback Oscillator Noise Spectrum — D. B. Leeson, Proc. IEEE 54(2), pp. 329–330 (1966)
- Oscillator Design and Computer Simulation — Randall W. Rhea, SciTech Publishing (1995), Chapter 3 — Phase noise and jitter conversion
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