This paper presents a simple and precise method to estimate data-dependent jitter (DDJ) in high-speed interconnects. Single pulse analysis method, which is based on analyzing the single bit pulse response as the worst case pattern, is proposed for simple and fast estimation of data-dependent jitter. For the accuracy of the estimation, frequency-dependent model of high-speed data channel is applied in this work.
The digital data stream on the transfer channel can be broken down into many single bit pulses. If the data channel has simple characteristics, it would be regarded as a quasi-linear system. This means that the entire output waveform can be reconstructed by the responses of each single bit pulse, and it can be easily noticed that a single bit pulse is the worst case pattern of the signal which determines data-dependent jitter. Because of its simplicity, the single pulse analysis method gives quite fast estimation of data-dependent jitter.
In this paper, we model simple microstrip lines depending on the frequency and estimate the data-dependent jitter by analyzing the worst case pattern of the data; single pulse analysis method. And we verify the estimated data-dependent jitter with the jitter measurements. Finally, we expand the method to differential signaling and show some applications with single pulse analysis method.
최근 수년간 고속신호 전송을 위한 채널에 대한 연구가 활발히 진행되어 왔다. 병렬구조에서 수백 MHz 속도의 신호들이 직렬구조에서의 수 GHz 신호로 바뀌어감에 따라 채널의 특성이 신호무결성에 있어서 큰 문제가 되고 있다. 이는 채널의 직렬구조가 가지는 제작비용감소, 전자파간섭(EMI)감소 등의 여러 장점들로 인해 더 가속화 되고 있다. 이런 추세 때문에 최근의 고속직렬인터페이스(High-speed serial interface)들에서는 채널의 특성을 시간 축 에서의 잡음, 즉 지터(Jitter)를 기준으로 하여 정의하고 있으며, 이를 바탕으로 실제로 고속신호를 전송하는 채널을 제작하여 상품화 할 수 있을지를 결정하는 적합성검사를 하게 된다. 그 중에서도 신호의 고속화로 인해 신호의존지터(Data-dependent jitter)의 비중이 점점 커지고 있다.
이 논문에서는 고속신호 전송을 위한 채널을 설계하는 엔지니어가 설계단계에서 신호의존지터를 예측함으로써 실제로 채널을 제작하여 측정한 결과를 바탕으로 한 적합성검사를 수행하지 않아도 고속직렬인터페이스가 제시하는 기준을 만족하는지를 알 수 있도록 하였다. 제안된 방법은 빠르고 정확한 예측을 위하여 최악의 경우분석방법(The worst case analysis)와 채널의 주파수의존모델(frequency-dependent model)을 사용하였다. 단일비트응답분석(Single pulse analysis method)를 통하여 최악의 경우분석방법으로 실제로 고려되어야 할 모든 상황으로부터 경우의 수를 한가지로 줄임으로써 예측속도를 빠르게 할 수 있었고, 채널의 주파수의존모델을 통하여 10GHz 까지 보증하는 모델을 사용하여 3.2Gb/s의 속도의 신호까지 정확한 신호의존지터를 예측하였다.
이를 간단한 Microstrip 전송선을 통해 실험적인 결과를 얻었으며, 예측 결과와 거의 일치하는 것을 보임으로서 실험적으로 검증하였다. 그리고 현재 고속신호전송에 필수적이라고 할 수 있는 differential signaling에 까지 그 범위를 확장하여 이 경우 역시 신호의존지터의 예측결과를 실험을 통해 검증하였다. 더불어, 단일비트응답을 통해 얻을 수 있는 지터분석에 필요한 정보들을 부가적으로 얻을 수 있었다.
