Cómo agregar una cantidad controlada de jitter a una señal

Una respuesta obvia es usar un generador de señal digital para agregar una cantidad controlada de ruido a la entrada de control de un VCO.

Tenga en cuenta que esta señal de ruido representará un error de frecuencia instantáneo, en lugar del error de fase que normalmente asocia con el jitter, así que integre / diferencie adecuadamente.

Usted muestra un circuito separado que agrega fluctuación a una señal limpia proveniente de un generador de prueba. El VCO podría ser parte de un PLL en ese circuito separado. El PLL mantendrá la frecuencia de salida de promedio igual que la frecuencia de entrada, pero tendrá un efecto mínimo en la fluctuación de fase agregada siempre que su bucle de realimentación tenga una ganancia mínima en la frecuencia de fluctuación de fase.

Si pretende generar más de una fracción de un intervalo unitario de fluctuación de fase pico a pico, necesitará un almacén elástico (FIFO) de algún tipo para contener los datos de prueba. Podría ser más fácil simplemente usar el reloj tenso para generar los datos en primer lugar.

  

La configuración de prueba de Kubicek et al. utiliza una transmisión óptica con un atenuador variable para lograr el efecto deseado. No es del todo obvio para mí por qué esto lograría lo anterior.

Su pregunta implícita es, "¿qué está pasando en la Fig. 5 para crear fluctuaciones aleatorias controladas?".

Primero, comprenda que cada receptor óptico introduce ruido en la señal recibida. Este ruido se modela con bastante precisión como ruido de corriente aleatoria gaussiana. La etapa del amplificador de impedancia trans (TIA) del receptor convierte naturalmente el ruido actual en ruido de voltaje. La salida de fotodiodo / TIA es una señal analógica proporcional a la señal de entrada óptica, más el ruido adicional del que acabamos de hablar.

Lo que está oculto en el dibujo es un amplificador limitador para obtener niveles lógicos digitales de la salida TIA. Supongo que esto está ocurriendo en el búfer desplegable en el circuito tal como está. Cuando aplica un amplificador limitador a una entrada ruidosa, el ruido se convertirá en vibración, ya que existe una variación en el momento en que los flancos ascendentes y descendentes cruzan el umbral de decisión. Esta variación de temporización es de fluctuación y es proporcional al ruido en la entrada e inversamente proporcional a la pendiente de los bordes (dV / dt).

A medida que aumenta la atenuación óptica, reduce dV / dt, pero no reduce el ruido, por lo que aumenta la fluctuación de fase.

Acerca de la solución VCO

No es probable que la fuente de sincronización (según lo sugiera la respuesta de Dave) produzca ruido aleatorio gaussiano como lo solicitó en su pregunta. Ciertamente no es un ruido aleatorio que no esté correlacionado de un borde a otro (fluctuación aleatoria o "RJ") que parece ser lo que está buscando, y lo que obtendrá del circuito de Kubicek.

Este es un buen método para obtener el jitter sinusoidal (SJ) de barrido de frecuencia, que es otra especificación de la que debe preocuparse al caracterizar un CDR. De hecho, en mi experiencia, es mucho más común especificar CDR por su tolerancia para el jitter sinusoidal de una sola frecuencia que por su tolerancia al jitter aleatorio gaussiano no correlacionado.

Una cosa que puedes hacer es implementar una versión del circuito de retardo que se usa en las DLL. Esto es típicamente una cadena de inversor hambrienta actual. Debe degenerar el suministro de corriente desde los rieles hacia el dispositivo y el suministro de corriente fuera del dispositivo (para simetría de subida / caída) y tener un inversor de reconstrucción (sin la corriente de hambre) en la salida.

Esto también emularía la fuente más común de Jitter en las fuentes (colapso parcial del riel y la modulación en la salida a través del G_m de los transistores.

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Las fuentes de corriente controladas por voltaje pueden ser simplemente transistores PMOS y NMOS, pero en una placa tiene otras opciones. Puede cambiar el número de etapas para aumentar el control del voltaje de retardo.

Para contradecirme, también puede controlar el suministro superior siempre que mantenga el número de etapas de retardo en un número par (siendo los inversores, retrasarán alternativamente el ascenso y luego el borde descendente). Entonces debería tener dos inversores de reconstrucción en la salida.

^{simular este circuito}

Sin embargo, hay una forma aún más sencilla, si solo quieres inyectar ruido en los bordes.

^{simular este circuito}