Jitter

Als (engl.) jitter bezeichnet man in digitalen Schaltungen ein zeitliches "Zittern", also eine zufällige Verschiebung auf der Zeitachse, eines eigentlich stabilen periodischen Signals.

Ursache

Der Hintergrund ist das physikalische (analoge) Verhalten der digitalen Schaltkreise:

Die endliche Verstärkung der Ausgangstreiber führt zu einer begrenzten Steilheit (Anstiegszeit). Insbesondere bei wechselnden Belastungen der Leitung und durch den Einfluss von Störungen auf deselben, kommt es zu einer kleinen zufälligen Pegeländerung, die an der folgenden Verstärkerstufe, z.B. einem Eingang eines anderen Chips, gemäß

[math]\displaystyle{ \mathrm dt = \frac{\mathrm dI}{\mathrm dy/\mathrm dx} }[/math]

zu einem verschobenen Zeitpunkt des Durchschaltens führt.

Auswirkungen

Jitter ist meist dann ein Problem, wenn physikalische Grössen mit elektronischen Analog-Digitalumsetzern erfasst werden sollen, weil durch die unstabilen Takte die Äquidistanz der Abtastzeitpunkte verletzt wird. Je nach Steilheit des abgetasteten Signals entsteht durch das jitterbedingte dx/dt ein ungewolltes dy/dt und damit nichtlineare Verzerrungen. Eigentlich sinusförmige Signale enthalten dadurch scheinbare Oberwellen.

Abhilfe

Wie man aus der Formel und anschaulich ersehen kann, reagiert die Folgestufe indirekt auf etwaige Pegelschwankungen beim Treiber umso weniger, je steiler eine Signalfklanke ist. Der Einfluss ist von der Grössenordung mehr oder weniger statisch – daher ist Jitter besonders bei schnell getakteten Schaltungen ein zunehmendes Problem.

Oftmals sind Spannungseinbrüche infolge eines stark stromziehenden Nachbarbauelementes ein Grund für Jitter, die ihrerseits oft wiederum auf eine ungünstige Masseverdrahtung zurückgeführt werden können oder die Folge falsch dimensionierter oder ungeschickt positionierter Abblockkondensatoren sind.

Alternative Bedeutung

Auch in Softwarelandschaften kann man von Jitter sprechen, wenn das Echtzeit-Betriebssystem die Abarbeitung von Tasks und Interrupts ungleichmassig durchführt und sich damit das Timing jedes Prozesses auf nicht vorhersehbare Weise verschiebt.

Diese natürliche Verhalten ist den Echtzeit/Multitaskingsystemen eigen und muss bei der Auslegung der Systeme berücksichtig werden. Dies gilt insbesondere bei der Abtastung von physikalischen Grössen.