簡單理解抖動Jitter測量

抖動jitter的有關(guān)概念和理論很多，容易把人抖暈；本文目的是幫助產(chǎn)品研發(fā)和測試工程師，不需要研究時頻域抖動測量的原理和公式，只講用什么手段測抖動，以及測試值的表達(dá)含義。

確定性抖動 ，在時域上表現(xiàn)為周期性，在頻域上表現(xiàn)為相噪離散窄帶峰值譜線，其來源是串?dāng)_和干擾。 隨機抖動 ，在時域上呈現(xiàn)高斯分布，在頻域上對應(yīng)相噪寬帶平緩噪聲譜線。

周期性抖動

（邊沿正弦變化）

隨機抖動

（邊沿隨機跳變，高斯分布）

****◎ ◎ **◎ **時鐘抖動測量 ◎ ◎ ◎

短期抖動：* 周期抖動（Jper）* 周期間抖動（Jcc）；長期抖動：* 時間間隔誤差（TIE），也就是相位抖動。

Jper = P(av) – P(n)* 其中P(av)是平均周期，P(n)是第n個測量周期；Jcc = P(n) – P(n-1)* 如上圖C2、C3；Jcc可擴展N-cycle jitter = P(n) – P(n+N-1)；TIE = t(n) – t(REF)* t(REF)是理想時間參考點。

測量值常用RMS值和峰峰值p-p表示，Jp-p = 2σ* Jrms，σ見下表。查表的依據(jù)，第1列和第3列，是測量值個數(shù)，或者是誤碼率期望目標(biāo)。例如，目標(biāo)BER=1E-12，Jp-p = 14.07 * Jrms

表1：樣點/BER vs 標(biāo)準(zhǔn)差/系數(shù)

表格中的數(shù)據(jù)來源，參考Matlab算法：formatlongE;fori = 1:14sigma(i) = norminv(10^(-i))end

**◎ ◎ **◎ 抖動測量儀器 ◎ ◎ ◎

示波器是抖動測試的常用儀器，作為時域測試設(shè)備，示波器可以直接測量和統(tǒng)計信號抖動，顯示各項抖動的RMS以及pk-pk值。示波器特別適合測量數(shù)據(jù)相關(guān)性抖動，另外常用在信號頻率不高，在百MHz以下，并且標(biāo)稱是ns級抖動的信號抖動分析。

下圖例Jcc測量：

• Jcc-rms= 1.7776ns，
• Jcc-p-p= 14ns（統(tǒng)計次數(shù)4409）

|相噪分析儀（或頻譜儀相噪測量功能）是在頻域分析，測量總抖動、離散抖動（周期性抖動）和隨機抖動，直接獲得各項抖動的RMS值。相噪分析儀適用頻率范圍很高（50GHz甚至更高），抖動測量靈敏度達(dá)到fs級別。

下圖中，測量值含義：

• 10Hz~30MHz總抖動TJ = 2.41ps；
• 隨機抖動RJ = 1.01ps；
• 離散（確定性）抖動DJ = 1.98ps。

頻域測量抖動時注意：* R&S頻譜儀和相噪分析儀抖動讀數(shù)有總抖動、隨機抖動和離散抖動，其它頻域分析儀大都只有一個總抖動。* 離散（確定性）抖動通過雜散頻點功率計算獲得，但是雜散功率大于頻譜曲線上的峰值點光標(biāo)讀數(shù)，雜散功率是RBW內(nèi)相噪積分。

• 總抖動與Offset積分頻率范圍相關(guān)，在相同范圍內(nèi)，TJ≈SQRT(DJ^2+RJ^2)，TJ數(shù)值可能更大一些，因為在計算DJ的功率power時，積分帶寬采用1個RBW，而在總抖動TJ計算時，RBW以外和沒有評價為雜散的較大電平值也加入計算。* 頻域測量值是RMS，乘以倍數(shù)2√2計算長期抖動TIE峰峰值；短期抖動峰峰值的系數(shù)，同樣可以參照表1，根據(jù)BER期望值選取。