技术文章 | 利用力科示波器设置PLL参数

对于大多数高速串行数据标准，参考时钟是嵌入在串行数据信号中的，必须从被测试信号中恢复。用于恢复时钟的方法直接影响抖动。许多现代串行数据标准不仅定义了测量抖动的标准方法，还定义了时钟恢复的标准方法。由锁相环（PLL）跟踪到的低频率信号边缘变化不被视为抖动，因为它们被PLL有效去除。相反，没有被PLL跟踪到的高频率信号边缘变化则被测量为抖动。因此，时钟恢复方法的选择影响了PLL的跟踪能力以及可测量的总抖动量。在抖动测量系统中，灵活的时钟恢复不仅有助于支持特定标准的要求，还可以成为的分析工具，使工程师能够预测实际接收器的性能。

下图显示了一个单极点PLL的抖动传递函数（Jitter Transfer Function，JTF）和接收端观察到的抖动传递函数（Observed Jitter Transfer Function，OJTF）。软件PLL环路带宽以下的时序变化低频部分是能够追踪到的，由JTF函数描述；而高频抖动则通过软件滤波器传递，在接收端进行准确的高频抖动测量，由OJTF函数描述。因此JTF表现出的是一个低通滤波器特性，OJTF表现出来的是一个高通滤波器特性。两者在s域的和为1，体现出互补的特性。

因为单极点低通滤波器的滚降率低，这使得在被追踪到的频率和作为抖动测量的频率之间的交叉区域中有一段很宽的频率范围。为了减少这一段交叉区域的频率范围，即提高PLL在JTF通带内追踪低频变化的能力的同时，在接收端能够准确的测量到高频抖动。可以采用二阶PLL进行时钟恢复。

力科示波器串行数据分析SDAX软件中的PLL配置可以支持不同特定的高速协议（如DP，PCIE，USB等）的自动PLL参数填充，如下图所示。SDAX软件也支持自定义PLL滤波器设置，如图4所示。选择PLL Type为Custom，并可选择阶数以及PLL的描述方法，随后便可自定义滤波器参数。PLL特性可以由JTF、OJTF和频率响应三种方式描述，其中JTF和OJTF函数在s域相加为1，因此修改JTF参数，OJTF参数会随之自动改变。

JTF函数由带宽和通带内峰值来定义，其中峰值和OJTF函数中的阻尼系数成反比。峰值越大，代表JTF收敛时间越短，高频噪声抑制越强。图5和图6分别显示了相同的JTF带宽（10MHz）下，一阶PLL和二阶PLL设置下同一个信号的眼图。二阶PLL时钟恢复下，相位误差小，信号眼图更加清晰，高频抖动测量更加准确。