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Jitter messen und verstehen

21. April 2017, 17:09 Uhr | Nicole Wörner

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Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Was ist „begrenzter“ und „unbegrenzter“ Jitter

Man kategorisiert Jitterquellen als “begrenzt” oder “unbegrenzt”.

“Begrenzte” (oder deterministische) Jitterquellen erreichen innerhalb eines identifizierbaren Zeitintervalls eine maximale und minimale Phasenabweichung. Dieser Typ Jitter hängt vom System und den übertragenen Daten ab (siehe die ersten beiden Gruppen ).

“Unbegrenzte” (oder zufällige) Jitterquellen sind nicht von Zeitintervallen abhängig. Es gibt für diesen Jittertyp auch keine definierte maximale Phasenabweichung, sondern seine Amplitude kann theoretisch unendlich groß werden.

Der Gesamt-Jitter eines Signals (definiert als Phasenfehler) ist die Summe aller deterministischen und zufälligen Jitter-Komponenten, die das Signal beeinträchtigen.

Der deterministische Teil des Jitters ist die maximale Phasen- (oder Zeit-) Voreilung oder Verzögerung, die durch deterministische (begrenzte) Jitterquellen verursacht wird.

Der zufällige Teil des Jitters ist die Summe aller zufälligen Störsignale, die das Signal beeinträchtigen. Man geht davon aus, dass der zufällige Jitter einer Normalverteilung folgt und von deren Mittelwert und der Standardabweichung definiert wird.

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Augendiagramm

In einem Augendiagramm werden alle Bitperioden eines erfassten Signals übereinandergelegt. Abbildung 1 zeigt das Prinzip in einer idealisierten Form.

Dieses idealisierte Augendiagramm zeigt sehr glatte und symmetrische Über-gänge an den beiden Kreuzungspunkten. In der Mitte eines großen, weit geöffneten „Auges” bezeichnet ein „x“ den idealen Zeitpunkt für das Abtasten eines Bits. An diesem Zeitpunkt sollte sich das Signal beruhigt haben und stabil auf High oder Low stehen. Bei einer Erfassung an diesem Zeitpunkt ist die Gefahr eines Bitfehlers am geringsten.

Abbildung 2 zeigt ein tatsächlich gemessenes Augendiagramm. Seine Form kann erheblich vom Ideal abweichen, aber gerade dadurch liefert es dem Ingenieur ohne komplizierte Messungen auf den ersten Blick eine Menge Informationen über das Messsignal:

In diesem realen Augendiagramm variiert die Amplitude der Grundlinie deutlich weniger als die Dachlinie, das Signal enthält also mehr Nullen als Einsen. Die Grundlinie besteht aus vier einzelnen Trajektorien, also folgen vermutlich vier Nullen aufeinander. Die Dachlinie zeigt maximal zwei Trajektorien, daher kann das Signal maximal zwei aufeinanderfolgende Einsen enthalten. Das Signal zeigt zwei unterschiedliche ansteigende und fallende Flanken, das zeigt, dass das Signal deterministischen Jitter enthält. Schließlich ist der Abstand der fallenden Flanken voneinander größer als der Abstand der ansteigenden Flanken, einige der Schnittpunkte schneiden unterhalb des Schwellenwerts. Das belegt ein verschobenes Tastverhältnis, die Nullen sind länger als die Einsen.