這本書要完全搞懂，對我來說難度有點大。試著從高速串行鏈路時鐘架構(gòu)開始，講一講這本書理解的四點。

任何通信鏈路系統(tǒng)一般由三個部分組成：發(fā)送器(Tx)，信號或媒介，接收器(Rx)。高速串行鏈路，特別是Gb/s級數(shù)據(jù)數(shù)率下，時鐘恢復體系結(jié)構(gòu)已成為重點關(guān)注點。

講時鐘，書中提了常見的兩種時鐘架構(gòu)：

公共時鐘架構(gòu)

【Common Refclk (Shared Refclk) Architecture】

數(shù)據(jù)時鐘架構(gòu)

【Data Clocked Rx Architecture】

實際上，還有一種分立時鐘架構(gòu)（Separate Refclk Architecture），設(shè)計復雜，不常用。

高速鏈路系統(tǒng)參考時鐘通常由晶振和鎖相環(huán)生成。晶振會產(chǎn)生大約10MHz左右的低頻時鐘，而鎖相環(huán)(PLL)會對低頻時鐘進行倍頻，經(jīng)過一個或多個鎖相環(huán)(PLL)得到100MHz的時鐘輸出。

為了減小時鐘引起的電磁干擾(EMI)，大多數(shù)應用都采用擴頻時鐘的辦法。關(guān)于擴頻：調(diào)制波形是三角波，不是正弦波或方波；調(diào)制范圍是向下擴頻，而不是向上擴頻或中心擴頻。這樣做的原理不多講，目的很簡單：為了得到更可靠的基準頻率。

實際工作中，針對PCIe鏈路，在PCIe3.0規(guī)范文檔物理層電氣層章節(jié)，針對公共時鐘架構(gòu)，有時延的相關(guān)規(guī)定：

不僅是晶振會產(chǎn)生低頻相位噪聲或抖動，鎖相環(huán)內(nèi)部壓控振蕩器也會產(chǎn)生，這些都是需要關(guān)注的。講講鎖相環(huán)(PLL)吧。

鎖相環(huán)(PLL)由鑒相器（PD）、低通濾波器（LPF）、壓控振蕩器（VCO）和分頻/倍頻器組成。

外部的抖動或噪聲源是輸入的參考時鐘，內(nèi)部的噪聲源是壓控振蕩器（VCO）。

鎖相環(huán)(PLL)是一個復雜的反饋系統(tǒng)，無意在這里做時域和頻域轉(zhuǎn)換的建模與分析。但一些功能與參數(shù)還是得講一下。既然是反饋，那就有傳遞函數(shù)，下圖即為傳遞函數(shù)幅度響應及尖峰和3 dB帶寬：

一個穩(wěn)定的鎖相環(huán)(PLL)應當滿足：相位為180°時，開環(huán)增益小于1。開環(huán)增益為1時，相位小于180°。幅度和相位的頻率函數(shù)稱為伯德圖，如下圖：

極點和零點

零極點數(shù)量和復頻域的分布，可以快速確定系統(tǒng)的不穩(wěn)定性、振鈴和衰減的特性。

極點是使系統(tǒng)函數(shù)趨于無窮大的一組復頻率。零點位置是系統(tǒng)出現(xiàn)在零傳輸?shù)奈恢谩?/p>

鎖相環(huán)(PLL)有鎖定(捕捉)和未鎖定(跟蹤)過程，這里面有鎖定時間，捕捉范圍，跟蹤失步范圍等。

鎖定范圍是指鎖相環(huán)(PLL)在一個頻率差拍周期（從輸入?yún)⒖嫉絇LL輸出之間）鎖定參考頻率的范圍。

失步范圍是指維持PLL鎖定狀態(tài)條件時，輸入?yún)⒖夹盘査试S的最大頻率突變。

回到最初的時鐘架構(gòu)，公共時鐘架構(gòu)時鐘抖動控制在300~+2800ppm范圍，才能保證不失鎖。

數(shù)據(jù)時鐘架構(gòu)保證在5600ppm的抖動范圍內(nèi)，CDR才會不失鎖。印象中，時鐘芯片范圍20ppm或50ppm。

以上便是鎖相環(huán)(PLL)基礎(chǔ)知識。

信號和理想值的偏離，分兩個方面：

信號幅度的偏離，稱之為幅度噪聲；

時間的偏離，稱之為時序抖動。

幅度噪聲是一個持續(xù)的過程，時刻影響整個系統(tǒng)，時序抖動只是在邊沿跳變時影響系統(tǒng)。

抖動是指信號邊沿跳變時序相對于理想時序的任意偏離。

關(guān)于抖動，分兩個部分確定性抖動&隨機抖動來展開。

確定性抖動(DJ)根源可能是媒質(zhì)的有限帶寬、反射、串擾、EMI、地彈、周期性調(diào)整或模式。

①周期性調(diào)制（相位、幅度和頻率）

典型的調(diào)制形式：正弦曲線，三角波，鋸齒波。開關(guān)電源，擴頻時鐘和周期性電磁干擾源都會造成周期性的噪聲。

②占空比失真（DCD）

信號脈沖寬度與信號周期的比值。

脈沖的占空比相對于正常值發(fā)生的偏離，或變長或變短都會造成DCD。

③符號間干擾（ISI）

關(guān)于符號間干擾（ISI），有兩種說法：

1.當信號沿傳輸線傳播時，總存在反射、串擾或其他噪聲源引起的噪聲。這些噪聲會影響發(fā)送到傳輸線上的信號，降低時序容限和信號完整性容限。這種現(xiàn)象稱為ISI。

2.在有損媒質(zhì)中，（較高頻率的）比特流可能會造成跳變時序和信號幅度偏離理想值?！捎谌菪孕?，每次電平跳變都要有一定的電荷充放電時間。如果前次跳變的電平在達到預定電平之前，緊接著發(fā)生又一次跳變，那么當前比特就可能產(chǎn)生時間和電平量級的偏差，這種效應會級聯(lián)累積”。

④串擾以及各種干擾（反射&EMI等）

串擾是一種干擾，表現(xiàn)為電壓波動或噪聲，表現(xiàn)形式：容性耦合（相位相同）&感性耦合（相位相反）。

隨機抖動(RJ)根源可能是固有噪聲（熱噪聲、散彈噪聲、閃爍噪聲）、隨機調(diào)制或非平衡干擾。

隨機抖動的成因于固有噪聲和抖動。

固有噪聲是電路、光學設(shè)備或半導體材料中電子和空穴的隨機性和波動性導致的噪聲。

①熱噪聲（Thermal Noise）：在溫度平衡條件下由于電荷載流子的隨機運動所產(chǎn)生的噪聲。

②散彈噪聲：由于隨機的電流波動導致的，源于電荷中單個量子化電荷流。

半導體器件中，散彈噪聲大于熱噪聲。

③閃爍噪聲：元件雜質(zhì)污染和工藝缺陷使得直流電流中載流子可能被束縛，然后釋放的過程，這個過程是隨機的，主要集中在低頻段。

除了和噪聲無關(guān)的DCD，大多數(shù)關(guān)于抖動和噪聲分量的概念對兩者是適用的，同類型分量的抖動和噪聲可能有一定的相關(guān)性。

至于抖動和噪聲相關(guān)轉(zhuǎn)換及分離的關(guān)系，用到了很多函數(shù)及公式工具。

隨機抖動(RJ)引入的數(shù)學模型是高斯分布，高斯抖動和隨機抖動卻有所不同，這兩者的區(qū)別是白噪聲。

還有個截窗高斯分布，這個和高斯分布又有不同，區(qū)別于PDF的拖尾部分。如下圖藍色標記。

看到截窗高斯函數(shù)，想起的是時域與頻域中，離散傅里葉變換，周期性信號產(chǎn)生拼接不連續(xù)現(xiàn)象。為了避免這個問題，通常采用加窗濾波器，以保證兩頭的電壓在同一個值處連續(xù)。漢寧（Hanning）窗就是實現(xiàn)這一功能的濾波器。

眼圖睜開程度：

UI 取決于抖動&內(nèi)眼是否閉合及其外眼過大取決于噪聲。當然也和各自形狀和特性相關(guān)。

備注一下術(shù)語：

probability density function PDF 概率密度函數(shù)

cumulative distribution function CDF 積累分配函數(shù)

Power Spectrum Density PSD 輸出功率譜密度

Dual-Dirac 雙狄拉克

data-dependent jitter  DDJ 數(shù)據(jù)相關(guān)性抖動

bounded uncorrelated jitter BUJ 有界非相關(guān)性抖動

除了簡單的時域頻域的傅里葉變換(Fourier transform)及微積分方程的拉普拉斯(Laplace transformation)，還有蒙特卡羅(Monte Carlo method)，切比雪夫不等式(Chebyshev Inequality)，巴特沃斯濾波器(Butterworth filter)，伯德圖(Bode Plots)，巴克豪森(Barkhausen condition)，平方和根(Root-Sum-Square)，泊松分布（Poisson distribution）等。

看到上面這些，頭大得很。這本書只是半知半解，還得二刷或三刷。

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