ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН English Войти Подать статью
Журнал радиоэлектроники Электронный научный журнал · eISSN 1684-1719
2018, № 2 · МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ В ЗАДАЧАХ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Алгоритм численного расчёта джиттера в радиоэлектронных схемах на базе интервальных оценок

М.М. Гурарий1, М.М. Жаров1, С.Г. Русаков1, С.Л. Ульянов1

1 Институт проблем проектирования в микроэлектронике Российской академии наук, Россия
Полный текст (PDF) УДК 621.38+621.373.1 EDN TEZGYL

Аннотация

Обсуждается формализованный подход для оценки временного джиттера в задачах моделирования радиоэлектронных схем. Цель подхода - оценить джиттер, обусловленный шумом компонентов схемы. Подход ориентирован на применение в системах схемотехнического моделирования. В работе вводится интервальная метрика оценки джиттера. Интервальная метрика джиттера имеет такие преимущества как универсальность в применении схемных симуляторов и исключение вклада высокочастотных шумовых составляющих в полный шум. Вычислительные процедуры для получения оценки джиттера базируются на нестационарном шумовом анализе нелинейных цепей. Новая метрика предполагает задание интервала для события и не требует, в отличие от традиционной точечной метрики, задания порогового уровня или момента переключения.

  • шумовой анализ
  • оценка джиттера
  • схемотехническое моделирование
  • нелинейные цепи
Abstract (in English)

The formalized approach for the characterization of timing jitter in simulation problems is presented. The approach aims to estimate jitter caused by the device noise. It is oriented on application in circuit simulators. In the present paper the interval jitter metric is introduced. The interval jitter metric has the following advantages: universality for exploitation in circuit simulators and elimination of high frequency noise contributions. In comparison with the traditional noise analysis approach the considered numerical procedures are based on simulation techniques for nonstationary noise analysis of nonlinear circuits. The introduced interval jitter metric supports the numerical procedure to evaluate the timing jitter. This metric is well suited for the implementation in circuit simulators and for the prediction of the timing instability. The interval jitter metric provides the adaptation to the noise frequency range. This definition provides the relatively simple jitter computation during the conventional noise simulation. New metric expects the specification of the interval of switching event but in contrast with the point estimation it requires neither the time point of switching nor threshold level.

Для цитирования

Гурарий М.М., Жаров М.М., Русаков С.Г., Ульянов С.Л. Алгоритм численного расчёта джиттера в радиоэлектронных схемах на базе интервальных оценок // Журнал радиоэлектроники. – 2018. – № 2.

Литература

  1. A. A. Abidi and R. G. Meyer, "Noise in relaxation oscillators" // IEEE J. Solid-State Circuits, 1983. Vol. sc-18. No 6. P. 794-802.
  2. B. Kim, T.C. Weigandt, P.R. Gray, "PLL/DLL System Noise Analysis for Low Jitter Clock Synthesizer Design" // in Proc. IEEE Int. Symp. on Circuits and Systems, 1994. Vol. 4. P. 31-34.
  3. T.C. Weigandt, B.Kim, P.R. Gray, "Analysis of Timing Jitter in CMOS Ring Oscillators"// in Proc. IEEE Int. Symp. on Circuits and Systems, 1994. Vol. 4. P. 27-30.
  4. J.A. McNeill, "Jitter in Ring Oscillator" // IEEE J. Solid-State Circuits. 1997. Vol. 32. No 6. P. 870-879.
  5. J. Phillips, K. Kundert, "Noise in mixers, oscillators, samplers, and logic. An introduction to cyclostationary noise" // in Proc. IEEE Custom Integrated Circuits Conf., 2000. P. 431-438.
  6. K. Kundert, "Modeling and Simulation of Jitter in Phase-Locked Loops" // in Advances in Analog Circuit Design. - Boston: Springer, 1997.
  7. A. Demir, A. Sangiovanni-Vincentelly, Analysis and Simulation of Noise in Nonlinear Electronic Circuits and Systems. - Kluwer Academic Publishers, 1998.
  8. A. Demir, A. Mehrotra, J. Roychowdhury, "Phase Noise in Oscillators: A Unifying Theory and Numerical Methods for Characterisation // IEEE Trans. Circuits Syst. I. 2000. Vol. 47. No 5. P. 655-674.
  9. F.X. Kaertner, "Determination of the Correlation Spectrum of Oscillators with Low Noise" // IEEE Trans. on Microwave Theory and Techniques. 1989. Vol. 37. No 1. P. 90-101.
  10. F.X. Kaertner, "Analysis of White and Noise in Oscillators" // Int. J. of Circuit Theory and Applications. 1990. Vol. 18. No 1. P. 485-519.
  11. A. Demir and A. L. Sangiovanni-Vincentelli, "Simulation and modeling of phase noise in open-loop oscillators" // in Proc. IEEE Custom Integrated Circuits Conf., 1996. P. 453-456.
  12. M. Okumura, H. Tanimoto, T. Itakura, T. Sugawara, "Numerical Noise Analysis for Nonlinear Circuits with a Periodic Large Signal Excitation Including Cyclostationary Noise Sources" // IEEE Trans. on Circuits and Systems - I. 1993. Vol. 40. No 9. P. 581-590.
  13. M.M. Gourary, S. G. Rusakov, S. L. Ulyanov, M.M. Zharov, and B. J. Mulvaney, "A New Numerical Method for Transient Noise Analysis of Nonlinear Circuits" // in Proc. ASP-DAC, 1999. P. 165-168.
  14. M.M. Gourary, S. G. Rusakov, S. L. Ulyanov, M.M. Zharov, K. Gullapalli and B. J. Mulvaney, "A New Approach for Computation of Timing Jitter in PLL" // in Proc. Design, Automation and Test in Europe Conf., 2000. P. 345-349.
  15. J.Roychowdhury, D. Long, P. Feldmann, "Cyclostationary Noise Analysis of Large RF Circuits with Multitone Excitations" // IEEE J. of Solid-State Circuits. 1998. Vol. 33. No 3. P. 324-336.