探索PSIJ之謎—由電源引起的高速信號抖動
2024-09-24 08:27:32 EETOPPSIJ，那是一場無聲的風暴
在高速信號傳輸的世界里，每一個細微的“波動”都可能引發巨大的影響。而如今，一個隱匿的“殺手”正悄然威脅著高速信號的穩定性——那就是電源引起的高速信號抖動PSIJ（Power Supply Induced Jitter）。這個看似陌生的術語，卻在電子領域掀起了一場無聲的風暴。當高速信號供電電源受到挑戰，高速信號便如同在波濤洶涌的大海中航行的船只，搖擺不定，失去了精準的方向。
PSIJ（Power Supply Induced Jitter）是指由電源因素導致的信號中抖動。這種抖動可能導致信號失真、數據傳輸錯誤，甚至影響整個系統的可靠性和性能。如圖1示，顯示一高速總線信號(HSS)受到其供電電源(Power Supply)的影響，其高速信號速率變化的規律與Power Supply存在一定的關聯性，眼圖分析也存在一定的抖動(Jitter)。
圖1. 高速總線信號(HSS)受到其供電電源(Power Supply)的影響示意圖
PSIJ測試的重要性
想象一下，無論是在通信領域的精準數據傳輸，還是醫療設備中的精準控制，亦或是工業自動化中高效、高速的數據傳輸中，如果由于PSIJ的存在導致高速信號關鍵信息出現延遲甚至丟失，整個系統的性能將會大打折扣。
在現今高速率信號傳輸應用場景中：為減少損耗與串擾、提高芯片效能，供電電壓逐漸降低，如圖2顯示用于內存與CPU高速數據傳輸的DDR速率與供電電壓的發展趨勢：
圖2. 高速總線信號速率與供電電壓趨勢圖（DDR）
當然隨著速率的提高，供電電壓越來越低，對電源質量的要求也越來越高，電源信號的微小波動都可能對系統性能產生重大影響。同時，也有為滿足不同高速總線的供電電壓要求，更好地平衡功耗和性能，供電系統會引入多電壓域設計，如圖3示：
圖3. 多電源軌對各負載點(POL)的影響示意圖
這種多電壓域設計策略雖然帶來了諸多優勢，但也對現代高速信號產生了一系列顯著的影響，多電壓域使得系統的電源管理變得更為復雜。不同電壓域之間的切換和協同工作需要精確的控制和協調。若控制不當，可能會引起瞬間的電壓跌落或過沖，這可能導致對高速信號信號時序的偏差，甚至引發系統的錯誤操作。同時多電壓轉換的需求，從而引入了電源噪聲和電壓波動。這些噪聲和波動可能會干擾高速信號的完整性，導致信號失真、抖動增加，從而影響數據傳輸的準確性和可靠性。
鑒于如上現實情況，對高速信號電源質量的準確分析方法就越來越重要，如果能夠同時分析這兩類信號的完整性，則會更清楚地了解電路的實際行為、實現最佳可能性能并優化設計真正存在的利潤空間。但別怕，泰克已經深入研究了PSIJ的本質，掌握了它的規律。通過先進的技術和創新的解決方案，我們能夠有效地分析PSIJ，為您的高速信號傳輸保駕護航。讓PSIJ不再成為高速信號穩定傳輸道路上的絆腳石！
PSIJ測試方案推薦配置
使用泰克低本底噪聲及高分辨率的示波器測試系統，搭配使用示波器抖動抑制技術的DPM（數字電源管理）功能做電源與高速總線信號同步測試分析即可快速量化出由電源引起的高速信號抖動等參數。為信號質量優化提供直接數據參考。
圖4. 泰克DPM數字電源管理應用方案
