動測量一直被稱為示波器測試測量的最高境界。傳統(tǒng)最直觀的抖動測量方法是利用余輝來查看波形的變化。后來演變?yōu)楦叩葦?shù)學(xué)概率統(tǒng)計上的艱深問題，抖動測量結(jié)果準(zhǔn)還是不準(zhǔn)的問題就于是變得更加復(fù)雜。時鐘的特性可以用頻率計測量頻率的穩(wěn)定度，用頻譜儀測量相噪，用示波器測量TIE抖動、周期抖動、cycle-cycle抖動。

但是時域測量方法和頻域測量方法的原理分別是什么? TIE抖動和相噪抖動之間的關(guān)系到底是怎么推導(dǎo)的呢?

抖動是衡量時鐘性能的重要指標(biāo)，抖動一般定義為信號在某特定時刻相對于其理想位置的短期偏移。這個短期偏移在時域的表現(xiàn)形式為抖動(下文的抖動專指時域抖動)，在頻域的表現(xiàn)形式為相噪。本文主要探討下時鐘抖動和相噪以及其測量方法，以及兩者之間的關(guān)系。

1、抖動介紹

抖動是對時域信號的測量結(jié)果，反映了信號邊沿相對其理想位置偏離了多少。抖動有兩種主要成分：確定性抖動和隨機(jī)抖動。確定性抖動是可以重復(fù)和預(yù)測的，其峰峰值是有界的，通常意義上的DJ是指其pk-pk值;隨機(jī)抖動是不能預(yù)測的定時噪聲，分析時一般使用高斯分布來近似表征，理論上可以偏離中間值無限大，所以隨機(jī)抖動是沒有峰到峰邊界的，通常意義上的RJ指標(biāo)是指其RMS值，可以根據(jù)其RMS值推算其在一定誤碼率時的值。目前最常用的分析方法是使用雙狄拉克模型。該模型假定概率密度函數(shù)兩側(cè)的尾部是服從高斯分布的，高斯分布很容易模擬，并且可以向下推算出較低的概率分布。總抖動是RJ和DJ概率密度函數(shù)的卷積。

但是，業(yè)界對于高斯分布能否精確地描繪隨機(jī)抖動直方圖的尾部還存在爭議。真正的隨機(jī)抖動是遵守高斯分布的，但實際的測量中多個低幅度的DJ會卷積到一個分布函數(shù)，這導(dǎo)致測量出的概率密度分布的中心接近高斯分布，而尾部卻夾雜了一些DJ。所以，真正的RJ可能只占高斯模型的抖動的一部分，測量中RJ可能被放大了，同時總抖動也會被放大。

2、抖動測量

時鐘抖動通常有三種測量方法，對應(yīng)于TIE(Time Interval Error 時間間隔誤差)、period(周期抖動)和Cycle-Cycle(相鄰周期抖動)三種抖動指標(biāo)。

TIE抖動(時間間隔誤差)，以被測時鐘沿與理想時鐘沿之間的時間差為樣本，即以圖中的TIEn為樣本，通過對很多個樣本進(jìn)行統(tǒng)計分析，表征時鐘沿與理想時鐘沿偏離值的變化、分布情況，如下圖所示：

Period Jitter(周期抖動)，以時鐘信號的周期做樣本，即以圖中的Pn做樣本，通過對很多個樣本進(jìn)行統(tǒng)計分析，表征時鐘信號周期Pn的變化、分布情況，對于保證數(shù)字系統(tǒng)中的建立保持時間規(guī)范很有意義。如下圖所示：

Cycle-Cycle Jitter(Cycle-Cycle抖動)，以時鐘信號相鄰周期的差值做樣本，即以圖中的Cn做樣本，通過對很多個樣本(1K~10K)進(jìn)行統(tǒng)計分析，表征時鐘信號相鄰周期變化值的變化、分布情況，一般用于需要限制頻率突變的場合。如下圖所示：