時鐘信號抖動

時鐘抖動是指信號時間與理想事件時間的偏差。

基本介紹

• 中文名：時鐘信號抖動
• 外文名：jitter

時鐘抖動（jitter）定義為指信號時間與理想事件時間的偏差（deviation），抖動中含有確定抖動（DJ, deterministic jitter）成分和隨機抖動（RJ, random jitter）成分，理想事件的參考點可以選在時鐘信號的50%處（圖1）。確定抖動通常由串擾、電磁干擾、同時開關輸出（SSO, simultaneous switching output）等引起。隨機抖動RJ服從高斯分布，通常可以由半導體晶體結構的熱震動和半導體摻雜密度不均勻中共價電子等引起。

圖1 時鐘抖動的定義

時鐘的抖動情況取決於時鐘發生器的結構，它是由於將電荷泵（charge pump）的信號直接傳送至VCO不穩定的情況下產生，通常用很好的環形濾波電路可以減小其影響。不同的時鐘發生電路產生的時鐘抖動有差異。在基於標準單元的數字積體電路設計中，時鐘產生電路PLL一般都是通過IP的形式集成在SoC中，故時鐘的抖動作為PLL的屬性，是用戶作時鐘樹綜合需要知道的必要信息之一。

時鐘信號的抖動又稱為時鐘的不確定性（uncertainty），在時鐘樹綜合時無法對時鐘抖動進行相應的最佳化，只能考慮到其影響，由此可見抖動是先天存在的，不確定性是認為定義的。在建立理想時鐘時我們用set_clock_uncertainty這個參數來設定抖動值。例如：

set_clock_uncertainty 0.3 [get_clock{*}]

該句定義了所有的時鐘信號上存在了0.3ns的不確定性。一般情況下，在邏輯設計階段，將時鐘的不確定性設定得較大，從而給時鐘樹綜合的偏差（skew）值預留一定的範圍，在時鐘樹綜合之後，可以將該值設定得較小，一般根據工藝和設計的情況而定。例如，在時鐘樹之後，真實時鐘代替了理想時鐘，在不考慮時鐘抖動的情況下，把它的值設為零，若考慮時鐘抖動，則把抖動值設定為相應工藝條件下的真實抖動值。