探索PSIJ之谜—由电源引起的高速信号抖动

PSIJ，那是一场无声的风暴

作者：泰克科技

在高速信号传输的世界里，每一个细微的“波动”都可能引发巨大的影响。而如今，一个隐匿的“杀手”正悄然威胁着高速信号的稳定性——那就是电源引起的高速信号抖动PSIJ（Power Supply Induced Jitter）。这个看似陌生的术语，却在电子领域掀起了一场无声的风暴。当高速信号供电电源受到挑战，高速信号便如同在波涛汹涌的大海中航行的船只，摇摆不定，失去了精准的方向。

PSIJ（Power Supply Induced Jitter）是指由电源因素导致的信号中抖动。这种抖动可能导致信号失真、数据传输错误，甚至影响整个系统的可靠性和性能。如图1示，显示一高速总线信号(HSS)受到其供电电源(Power Supply)的影响，其高速信号速率变化的规律与Power Supply存在一定的关联性，眼图分析也存在一定的抖动(Jitter)。


图1. 高速总线信号(HSS)受到其供电电源(Power Supply)的影响示意图

PSIJ测试的重要性

想象一下，无论是在通信领域的精准数据传输，还是医疗设备中的精准控制，亦或是工业自动化中高效、高速的数据传输中，如果由于PSIJ的存在导致高速信号关键信息出现延迟甚至丢失，整个系统的性能将会大打折扣。

在现今高速率信号传输应用场景中：为减少损耗与串扰、提高芯片效能，供电电压逐渐降低，如图2显示用于内存与CPU高速数据传输的DDR速率与供电电压的发展趋势：


图2. 高速总线信号速率与供电电压趋势图（DDR）

当然随着速率的提高，供电电压越来越低，对电源质量的要求也越来越高，电源信号的微小波动都可能对系统性能产生重大影响。同时，也有为满足不同高速总线的供电电压要求，更好地平衡功耗和性能，供电系统会引入多电压域设计，如图3示：


图3. 多电源轨对各负载点(POL)的影响示意图

这种多电压域设计策略虽然带来了诸多优势，但也对现代高速信号产生了一系列显著的影响，多电压域使得系统的电源管理变得更为复杂。不同电压域之间的切换和协同工作需要精确的控制和协调。若控制不当，可能会引起瞬间的电压跌落或过冲，这可能导致对高速信号信号时序的偏差，甚至引发系统的错误操作。同时多电压转换的需求，从而引入了电源噪声和电压波动。这些噪声和波动可能会干扰高速信号的完整性，导致信号失真、抖动增加，从而影响数据传输的准确性和可靠性。

鉴于如上现实情况，对高速信号电源质量的准确分析方法就越来越重要，如果能够同时分析这两类信号的完整性，则会更清楚地了解电路的实际行为、实现最佳可能性能并优化设计真正存在的利润空间。但别怕，泰克已经深入研究了PSIJ的本质，掌握了它的规律。通过先进的技术和创新的解决方案，我们能够有效地分析PSIJ，为您的高速信号传输保驾护航。让PSIJ不再成为高速信号稳定传输道路上的绊脚石！

PSIJ测试方案推荐配置

使用泰克低本底噪声及高分辨率的示波器测试系统，搭配使用示波器抖动抑制技术的DPM（数字电源管理）功能做电源与高速总线信号同步测试分析即可快速量化出由电源引起的高速信号抖动等参数。为信号质量优化提供直接数据参考。





图4. 泰克DPM数字电源管理应用方案

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