Crystal Oscillator Random Jitter၊ Deterministic Jitter နှင့် Phase Noise တို့၏ အသေးစိတ် ရှင်းလင်းချက်

Crystal Oscillator Random Jitter၊ Deterministic Jitter နှင့် Phase Noise တို့၏ အသေးစိတ် ရှင်းလင်းချက်

Crystal Oscillator (XO/TCXO/OCXO) သည် CPUs၊ FPGAs နှင့် မြန်နှုန်းမြင့် -အမြန်နှုန်း အင်တာဖေ့စ်များအတွက် ရည်ညွှန်းချိန်ကိုက်မှုကို ပေးစွမ်းသည့် အီလက်ထရွန်နစ်စနစ်များ၏ နာရီ၏ နှလုံးသားဖြစ်သည်။ Jitter သည် နာရီ၏တိကျမှုကို အကဲဖြတ်ရန်အတွက် အဓိကမက်ထရစ်တစ်ခုဖြစ်သည် - ၎င်းသည် နာရီအချက်ပြမှု၏အမှန်တကယ်အစွန်းနှင့်စံပြအစွန်းကြားရှိ အချိန်သွေဖည်မှုကို ရည်ညွှန်းသည်၊ နာရီ၏ "အချိန်ကိုက်မှုအမှား" ဟု အများအားဖြင့်နားလည်ကြသည်။

crystal oscillator ၏တုန်လှုပ်ခြင်းသည် အရင်းအမြစ်တစ်ခုတည်းမှ မဟုတ်ပါ။ ၎င်းကို Deterministic Jitter (DJ) နှင့် Random Jitter (RJ) ဟူ၍ အမျိုးအစားနှစ်မျိုး ခွဲခြားနိုင်သည်။ အင်ဂျင်နီယာတွင် တုန်လှုပ်ခြင်းကို RMS Phase Jitter၊ RMS Period Jitter နှင့် Cycle-မှ-Cycle (CC) Jitter ကဲ့သို့သော ကန့်သတ်ချက်များဖြင့် တွက်ချက်သည်။ ဤကန့်သတ်ချက်များသည် အပြန်အလှန်ဆက်နွယ်နေသော်လည်း တုန်လှုပ်ခြင်း၏ မတူညီသောအတိုင်းအတာများကို ဖော်ပြသည်။

1. Jitter ၏ အခြေခံ အမျိုးအစား နှစ်ခု- Deterministic Jitter (DJ) နှင့် Random Jitter (RJ)

ဤသည်မှာ crystal oscillator တုန်လှုပ်ခြင်း၏မရှိမဖြစ်လိုအပ်သောအမျိုးအစားခွဲခြားမှုဖြစ်သည်။ ၎င်းတို့နှစ်ခုသည် မူရင်း၊ လက္ခဏာများနှင့် အကောင်းဆုံးဖြစ်နိုင်မှုတွင် လုံးဝကွဲပြားသည်။

1.1 Deterministic Jitter (DJ)

ပုံမှန်၊ ခြေရာခံနိုင်သော၊ ကန့်သတ်ထားသော တုန်လှုပ်ခြင်းအား "ပြင်ပဝင်ရောက်စွက်ဖက်မှုကြောင့် ပြုပြင်နိုင်သော အမှား" ဟု သတ်မှတ်သည်။

အရင်းအမြစ်များ- ပါဝါထောက်ပံ့မှု တုန်ခါမှု၊ PCB crosstalk၊ load mismatch, EMI, duty cycle distortion, တပြိုင်နက်တည်း switching noise

လက္ခဏာများ- မျိုးပွားနိုင်သော၊ မဟုတ်သော-Gaussian ဖြန့်ဖြူးမှု၊ ကန့်သတ်ထားသော၊ ဖယ်ရှားပစ်နိုင်သည်

Analogy- ပုံမှန်လှုပ်နေတဲ့ နာရီ၊ တုန်ခါမှုရပ်သွားသောအခါ error ရပ်တန့်သွားသည်။

1.2 ကျပန်း Jitter (RJ)

ပုံသဏ္ဍာန်မမှန်သော၊ ကြိုတင်မှန်းဆ၍မရသော၊ အကြွင်းမဲ့ အပေါ်ပိုင်းဘောင်မရှိသော တုန်တုန်ယင်ယင်သည် crystal oscillator ၏ "သဘာဝမွေးရာပါဆူညံသံ" ကို ကိုယ်စားပြုသည်။

အရင်းအမြစ်များ- အပူရှိန်ဆူညံသံ၊ တုန်ခါသောဆူညံသံ၊ သယ်ဆောင်သူအတက်အကျနှင့် အခြားရုပ်ပိုင်းဆိုင်ရာဆူညံသံများ

ဝိသေသလက္ခဏာများ- Gaussian ဖြန့်ဖြူးမှုကို လုံးလုံးလျားလျား ဖယ်ရှား၍မရပါ၊ လျှော့ချရုံသာဖြစ်သည်။

Analogy- နာရီကိုယ်နှိုက်အတွင်း၌ သဘာဝအတက်အကျ သေးသေးလေးများ

1.3 စုစုပေါင်း Jitter (TJ)

အမှန်တကယ် စုစုပေါင်းတုန်လှုပ်ခြင်းသည် နှစ်ခု၏ superposition ဖြစ်သည်။RMS တန်ဖိုးများကို ပါဝါထပ်တိုးခြင်းဖြင့် ပေါင်းစပ်ထားသည်-TJRMS​=RJRMS2​+DJRMS2​​​

2. -အင်ဂျင်နီယာ စည်းမျဥ်းစည်းကမ်းများကို သိထားရမည်- 4 Key Jitter Parameters

2.1 RMS အဆင့် Jitter (ကျပန်း)

Random Jitter (RJ) သာ ပါ၀င်သည်

crystal oscillator ၏ ပင်ကိုယ်အဆင့် ဆူညံသံကို ကိုယ်စားပြုသည်။

ပတ်လမ်းဝင်ရောက်စွက်ဖက်မှုကင်းသော crystal ကိုယ်တိုင်၏အရည်အသွေးကို ရောင်ပြန်ဟပ်သည်။

2.2 RMS အဆင့်တုန်လှုပ်ခြင်း (စုစုပေါင်း)

RJ + DJ တို့ ပါဝင်ပါသည်။

စစ်မှန်သော-စနစ်စွမ်းဆောင်ရည်ကို ရောင်ပြန်ဟပ်သည့် အဆင့်တုန်လှုပ်ခြင်းမက်ထရစ်သည် အသုံးအများဆုံးအဆင့်

2.3 RMS ကာလတုန်လှုပ်ခြင်း။

RMS သည် စံပြစက်ဝိုင်းအရှည်မှ သံသရာကြာချိန်တစ်ခု၏ သွေဖည်မှု

ရေရှည် -စက်ဝန်းတည်ငြိမ်မှုကို ရောင်ပြန်ဟပ်သည်။

2.4 သံသရာ-သို့-စက်ဝန်းတုန်လှုပ်ခြင်း (CC Jitter)

ကပ်လျက်သံသရာနှစ်ခုကြား ခြားနားချက် အတက်အကျ

ချက်ချင်းပြောင်းလဲခြင်းကို ထင်ဟပ်စေသည်။ မြင့်မားသော -မြန်နှုန်း အင်တာဖေ့စ်များအတွက် အလွန်အရေးကြီးပါသည်။

3. ကန့်သတ်ချက်များ နှင့် DJ/RJ အကြား ဆက်စပ်မှု

အဓိက အနှစ်ချုပ်-

Random Phase Jitter=သာလျှင် RJ စင်

အခြားအားလုံး=RJ + အဆုံးအဖြတ် စွက်ဖက်မှု (DJ)

4. Engineering Application- အဓိပ္ပာယ်ဖွင့်ဆိုပုံနှင့် ပြဿနာဖြေရှင်းနည်း

crystal oscillator အရည်အသွေးကို အကဲဖြတ်ပါ → RMS Phase Jitter (ကျပန်း) စစ်ဆေးပါ

စစ်မှန်သော-စနစ်စွမ်းဆောင်ရည်ကို အကဲဖြတ်ခြင်း → RMS Phase Jitter (စုစုပေါင်း)

မြင့်မားသော -မြန်နှုန်း အင်တာဖေ့စ်များ (PCIe/USB) → CC Jitter ကို အာရုံစိုက်ပါ။

တုန်လှုပ်ခြင်းသည် အလွန်အကျွံဖြစ်ပါက ဦးစွာစစ်ဆေးပါ- ပါဝါ၊ မြေပြင်၊ crosstalk၊ load ( DJ ၏ အရင်းအမြစ်အားလုံး)

5. Jitter နှင့် Phase Noise အကြား ဆက်စပ်မှု (Time Domain ↔ Frequency Domain)

5.1 စာကြောင်းတစ်ကြောင်းတွင် အဓိက အယူအဆ

Phase Noise=ကြိမ်နှုန်း-ဒိုမိန်းညွှန်ပြချက်

Phase Jitter=အချိန်-ဒိုမိန်းညွှန်ပြချက်

၎င်းတို့သည် တူညီသောအကြွေစေ့၏ နှစ်ဖက်စလုံးဖြစ်ပြီး အပြန်အလှန်အဖြစ် ပြောင်းလဲနိုင်သည်။

5.2 အဓိက စာပေးစာယူ

RMS Random Phase Jitter↔ သတ်မှတ်ထားသော bandwidth တစ်ခုထက် အဆင့်ဆူညံသံကို ပေါင်းစပ်ခြင်းဖြင့် တိုက်ရိုက်တွက်ချက်သည်

Deterministic Jitter (DJ)↔ အဆင့် ဆူညံမှု ကြံစည်မှု အတွင်းရှိ အဆက်မပြတ် နေမှုများနှင့် ကိုက်ညီသည်

Random Jitter (RJ)↔ သည် အဆင့်ဆူညံသံ၏ ဆက်တိုက်မြည်သံကြမ်းပြင်နှင့် ကိုက်ညီသည်။

5.3 အင်ဂျင်နီယာကူးပြောင်းခြင်း။

အဆင့်ဆူညံသံ L(f) ကို ကြိမ်နှုန်းအော့ဖ်ဆက်အကွာအဝေးတစ်ခုနှင့် ပေါင်းစပ်ခြင်းသည် RMS Phase Jitter ကို တိုက်ရိုက်ထုတ်ပေးသည်။

ရိုးရှင်းသော နားလည်မှု

အဆင့်ဆူညံသံမျဉ်းကွေး၏အဆင့် → တုန်လှုပ်ခြင်းပြင်းအားကို ဆုံးဖြတ်သည်။

အောက်ပိုင်းနှင့် မြှောက်ပင့်ထားသော မျဉ်းကွေး → ပိုသေးငယ်သော တုန်လှုပ်ခြင်း။

Spikes (နေမှု) → Deterministic Jitter (DJ) ပေါ်လာခြင်း၊

5.4 အလိုလိုသိသောမြေပုံဆွဲခြင်း။

Phase noise floor → Random Jitter (RJ) (ဖယ်ရှား၍မရပါ)

အဆင့်ဆူညံနေမှု → Deterministic Jitter (DJ) (ပြဿနာဖြေရှင်းနိုင်သည်)

အပြည့်အဝဆူညံသံရောင်စဉ် → စုစုပေါင်း RMS အဆင့်တုန်လှုပ်ခြင်း ပေါင်းစပ်ခြင်း။

6. နောက်ဆုံး Ultra-တိုတောင်းသော အကျဉ်းချုပ်

Jitter တွင် အမျိုးအစားနှစ်မျိုးရှိသည်။

DJ (Deterministic Jitter): ပြင်ပဝင်ရောက်စွက်ဖက်မှု၊ ဖယ်ရှားနိုင်သည်။

RJ (Random Jitter): ကြည်လင်ပြတ်သားသော မွေးရာပါ ဆူညံသံ၊ -ဖယ်ရှား၍မရပါ။

ဘုံဘောင်များ-

RMS Random Phase Jitter=RJ စစ်စစ်

RMS စုစုပေါင်း Phase Jitter=RJ + DJ

Period Jitter=single-လည်ပတ်တည်ငြိမ်မှု

CC Jitter=ကပ်လျက်-စက်ဝန်း ပြောင်းလဲခြင်း။

တုန်လှုပ်ခြင်း ↔ အဆင့်ဆူညံသံ-

Phase Noise (ကြိမ်နှုန်းဒိုမိန်း) ↔ Phase Jitter (အချိန်ဒိုမိန်း)

ဆူညံသံကြမ်းပြင် → RJ

စပါးအသင်း → ဒီဂျေ

Phase noise ပေါင်းစည်းခြင်း → RMS Phase Jitter သည် တိုက်ရိုက်အထွက်နှုန်းဖြစ်သည်။