Jitter Ölçümü Temelleri, Jitter Kaynakları ve Tipleri 1

Jitter Ölçümü Temelleri, Jitter Kaynakları ve Tipleri 1

 

Jitter (seğirme) “bir sinyalin önemli parçalarının zaman içinde ideal konumlarından sapması” olarak tanımlanabilir. Daha basit ifade etmek gerekirse, jitter, bir sinyal geçişinin olması gereken zamandan ne kadar saptığını ifade eder.

Referans bir saate göre bakılan periyodik bir sinyalin periyotlarından kayması, alıcı ve verici arasında iletişimin bozulmasına sebep olur. Jitter Resim - 1’de görüldüğü gibi asıl gönderilmek istenen bit serisinin farklılaşmasına neden olur. Böylelikle sıfır ve birler ayırt edilemez hale gelir ve mesaj hatalı hale gelir. Bu durum bit hata oranının (BER) yükselmesine sebep olur ve sayısal sistemler için ciddi bir problemdir.

Şekil 1: Jitter alıcıya mesajın yanlış iletilmesine sebep olur

Bu uygulama notunda jitter tanımı, jitter oluşma sebepleri, jitter türleri, jitter etki eden faktörler ve en önemlisi jitter ölçümlerine değinilmektedir. Böylelikle istenmeyen etkilerin nasıl ortadan kaldıralabileceği de belirlenebilecektir.

Jitter Kaynakları

Bir sinyalde gözlenen Jitter, sebeplerine bağlı olarak farklı özellikler gösterebilmektedir. Bunları ayırt edebilmek için jitter kaynakları aşağıdaki gibi sınıflandırılır.

1. Sistem Kaynaklı Jitter

Bu tür jitter aslında dijital iletişim sisteminin analog bir ortam ile oluşturulmuş olmasından kaynaklanmaktadır. Örnek vermek gerekirse;

  • Ortama yayılan veya iletilen sinyallerden kaynaklı girişim (crosstalk)
  • Empedans uyumsuzluğu
  • Zamandaki gecikmelerin istatistiksel değişimi (Dağılım etkisi)

 

2. Veri Kaynaklı Jitter

Alıcı ve verici arasında gidip gelen veri paketleri, seri iletişim dizilerini etkileyen jitter türü veri kaynaklı jitter olarak adlandırılabilir. Örneğin;

  • Semboller arası girişim (Intersymbol Interference, ISI)
  • Görev çevrimi bozulması (Duty Cycle Distortion,DCD)
  • Pseudorandom, bit-dizisi periyodikliği

 

3. Rastlantısal Gürültü Kaynaklı Jitter

Sisteme rastgele gürültü getiren Jitter olaylarıdır. Örneğin;

  • Termal gürültü (kTB gürültü), iletkenlerin elektron akışı ile ilgili olup, bant genişliği, sıcaklık ve gürültü direnci ile artmaktadır.
  • Saçma gürültüsü (shot noise), bir akımı oluşturan (örneğin bir katottan salınan) yüklü taneciklerin sayılarının ve enerjilerinin hep aynı olmaması nedeniyle akımda oluşan çok küçük genlikli ve rasgele değişimlerin oluşturduğu gürültüdür. (Schottky gürültüsü)
  • “Pembe” gürültü, spektral olarak 1/f ile ilişkili gürültüdür.

Rastlantısal gürültü bütün yarı iletkenlerde ve komponentlerde meydana gelmektedir, bu nedenle faz kilitli döngü tasarımlarında, osilatör topolojilerinde ve kristallerde bu etkiye sıklıkla rastlanmaktadır.

Şekil 2: Total Jitter'ın sınıflandırması

 

Sınırlı ve Sınırsız Jitter

Jitter sebeplerini aynı zamanda sınırlı ve sınırsız olarak da sınıflandırmak mümkündür.

Sınırlı titreşim kaynakları, belirli bir zaman aralığında maksimum ve minimum faz sapma değerlerine ulaşırlar. Bu tür jitter için öngörülebilir (deterministic) jitter da denmektedir. Yukarıda bahsettiğimiz kaynaklardan sistem ve veri kaynaklı jitter tiplerini öngörülebilir jitter olarak değerlendirebiliriz. Örneğin,

  • Görev çevrimi bozulması (Duty Cycle Distortion, DCD)
  • Semboller arası girişim (Intersymbol Interference, ISI)
  • Periyodik Jitter (PJ)
  • PRBS Etkisi
  • Crosstalk

Sınırsız jitter kaynakları hiçbir zaman aralığında maksimum veya minimum faz sapmasına ulaşamaz ve titreşim genlikleri en azından teorik olarak sonsuza yaklaşır. Rastlantısal ya da rastgele jitter kaynaklarını bu sınıfta değerlendirebiliriz. Rastlantısal süreçlerin kümülatif sonucudur. Termal gürültü gibi elektronların davranışları kaynaklı, değişimleri kontrol edilemeyen jitter türleridir. İstatistiksel yapıda olmaları sebebiyle rastlantısal jitter tipli, jitter olasılıksal yoğunluk fonksiyonuna göre (probability density function, pdf) modellenir ve pdf’in rms değerine göre karakterize edilir. Genellile Gaussian modelleme tercih edilir. Örneklerini yukarıdaki açıklamada bulabilirsiniz.

Toplam (total) Jitter (TJ) φ  j(t), sinyal üzerindeki jitter toplamını ifade eder. Diğer bir deyişle öngörülebilir (D) ve rastlantısal (R) bütün jitter etkilerinin birleşimidir. Matematiksel olarak şu şekilde ifade edebiliriz:

Bu ifadede , öngörülebilir jitter bileşenidir. Tepe’den tepeye ölçülen bu değer  öngörülebilir jitter kaynakları tarafından üretilen ± maksimum faz ya da zaman kaymalarını temsil eder. Standart sapma değeri olarak ölçülen rastgele titreşim bileşeni olan , sinyali etkileyen tüm rasgele gürültü kaynaklarının toplamıdır. Rastgele jitter bir Gauss dağılımını izlediği varsayılır ve bu Gauss dağılımının ortalaması ve sigması ile tanımlanır. Rastgele gürültü kaynakları tarafından üretilen titreşimi belirlemek için, bu rastgele titreşimi temsil eden Gauss fonksiyonu belirlenmeli ve sigması değerlendirilmelidir.

Yazı dizisinin 2. bölümüne geçmek için buraya tıklayabilirsiniz.

 
 
Yönetici | 24.04.2020 2734 Görüntüleme
 

Yorumlar
 
Henüz yorum bulunmamaktadır. İlk yorumu sen yazabilirsin. Yorum yazmak için tıklayın
Etiketler
 
Bu Kategorideki Diğer Yazılar
Whatsapp Online Telefon Numarası