抖動(dòng)和相位噪聲應(yīng)該如何區(qū)分

　　什么是抖動(dòng)和相位噪聲？

　　抖動(dòng)（Jitter）反映的是數(shù)字信號(hào)偏離其理想位置的時(shí)間偏差。高頻數(shù)字信號(hào)的 bit 周期都非常短，一般在幾百 ps 甚至幾十 ps，很小的抖動(dòng)都會(huì)造成信號(hào)采樣位置電平的變化，所以高頻數(shù)字信號(hào)對(duì)于抖動(dòng)都有嚴(yán)格的要求。

　　實(shí)際信號(hào)的很復(fù)雜，可能既有隨機(jī)抖動(dòng)成分（RJ），也有不同頻率的確定性抖動(dòng)成分（DJ）。確定性抖動(dòng)可能由于碼間干擾或一些周期性干擾引起，而隨機(jī)抖動(dòng)很大一部分來(lái)源于信號(hào)上的噪聲。下圖反映的是一個(gè)帶噪聲的數(shù)字信號(hào)及其判決閾值。一般我們把數(shù)字信號(hào)超過(guò)閾值的狀態(tài)判決為“1”，把低于閾值的狀態(tài)判決為“0”，由于信號(hào)的上升沿不是無(wú)限陡的，所以垂直的幅度噪聲就會(huì)造成信號(hào)過(guò)閾值點(diǎn)時(shí)刻的左右變化，這就是由于噪聲造成信號(hào)抖動(dòng)的原因。

　　要進(jìn)行信號(hào)抖動(dòng)的分析，最常用的工具是寬帶示波器配合上響應(yīng)的抖動(dòng)分析軟件。示波器里的抖動(dòng)分析軟件可以方便地對(duì)抖動(dòng)的大小和各種成分進(jìn)行分解，但是示波器由于噪聲和測(cè)量方法的限制，很難對(duì)亞 ps 級(jí)的抖動(dòng)進(jìn)行精確測(cè)量?，F(xiàn)在很多高速芯片對(duì)時(shí)鐘的抖動(dòng)要求都在 1ps 以下甚至更低。這就需要借助于其它的測(cè)量方法比如相位噪聲（phase noise）的測(cè)量方法。

　　我們知道抖動(dòng)是時(shí)間上的偏差，它也可以理解成時(shí)鐘相位的變化，這就是相位噪聲。對(duì)于時(shí)鐘信號(hào)，我們觀察其基波的頻譜分布。理想的時(shí)鐘信號(hào)其基波的頻譜應(yīng)該是一根很窄的譜線，但實(shí)際上由于相位噪聲的存在，其譜線是比較寬的一個(gè)包絡(luò)，這個(gè)包絡(luò)越窄，說(shuō)明相位噪聲（抖動(dòng)）越小，信號(hào)越接近理想信號(hào)。下圖是一個(gè)真實(shí)時(shí)鐘信號(hào)的頻譜，信號(hào)的基波在 2.5GHz，我們觀察 2.5GHz 附近 10MHz 帶寬的頻譜。我們可以看到首先信號(hào)的頻譜不是一根很窄的譜線，其譜線有展寬（隨機(jī)噪聲的影響），其次上面疊加的還有一些特定頻率的干擾（確定性抖動(dòng)的影響）。