random jitter(ランダム・ジッタ)、deterministic jitter(デターミニスティック・ジッタ)

高速デジタル・デザインのシグナル・インテグリティに関する測定やシミュレーションの翻訳で、random jitter(ランダム・ジッタ)、deterministic jitter(デターミニスティック・ジッタ)という言葉がよく出てくる(例えば、ジッタ分離を用いた高速デジタル・デザイン向けシミュレーションの革新的ワークフローのp3)。

ジッタとは、信号波形の時間軸方向のゆらぎである。デジタル信号では、理想的なデジタル波形がロジック遷移の(0と1を区別する)しきい値と交差する時間位置と、そのデジタル信号の実際のアナログ波形がロジック遷移のしきい値と交差する時間位置との差がジッタである。ジッタが大きいと、アイ・パターンで水平方向(時間軸方向)にアイが閉じる原因となり、ビット・エラー・レートを悪化させる。

ジッタは、ランダム・ジッタとデターミニスティック・ジッタの2つの成分に大きく分類される。

ランダム・ジッタは、回路内の熱雑音、フリッカ・ノイズ、ショット・ノイズなどのランダム・プロセス(確率的にランダムに発生する事象)に起因するもので予測が不可能である。したがって、時間軸方向のゆらぎの大きさはガウス分布に従い、理論上大きさが-∞~+∞のジッタが存在する(確率密度関数に境界のない(非有界)ジッタである)が、大きなジッタの発生頻度は極めて低い。このことから、ランダム・ジッタの大きさは、分布の幅(標準偏差σ)で評価され、アイ・パターンにはロジック遷移を表わす軌跡の幅(不明瞭さ)として現れる。

デターミニスティック・ジッタは、確定的ジッタや決定論的ジッタと訳されることもある。これは、システムに関する情報がすべてわかっていれば、原理的に正確に予測できるもので、同一のデータでは常に同一のジッタが生じ、アイ・パターンでは、ロジック遷移を表わす軌跡の形状として現れる。デターミニスティック・ジッタの大きさの分布は、ランダム・ジッタとは異なり、境界がある(有界な)ので、分布のp-p値で評価される。

デターミニスティック・ジッタは、周期ジッタとデータ依存ジッタに分けられる。周期ジッタは、周期的に繰り返されるジッタであり、システムと結合している外部のスイッチング電源ノイズなどのデターミニスティックなノイズ源に起因したものであり、ビット・ストリームの0、1のパターンには依存しない非相関ジッタである。データ依存ジッタは、ビット・ストリームの0、1のパターンに依存する相関ジッタで、波形の立ち上がり時間と立ち下がり時間が等しくなかったり、ロジック遷移を決定するしきい値が変動することによって生じるデューティ・サイクル歪みや、0または1が連続すると伝送線路のローパス・フィルタ特性により0と1の遷移部分で波形が干渉するシンボル間干渉に起因したものである。

ランダム・ジッタとデターミニスティック・ジッタについては、以下を参照。

クロック・ジッタ解析によるシリアル・データのBERの低減のp6~7を参照

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