抖動與相位雜訊的差異:量測量、單位、量測儀器、換算、選用比較
抖動與相位雜訊是以不同觀點表示時脈或振盪器的同一種擾動。抖動是在時域中,以秒(ps 或 fs)表示各個邊緣的時刻偏離理想值多少。相位雜訊是在頻域中,將距離載波某個頻率處的雜訊大小,以相對於載波的比值用 dBc/Hz 表示。將相位雜訊在某個頻率範圍內積分,即可換算成 RMS 抖動,但數值會隨積分範圍而改變,因此一定要同時標示範圍。
| 項目 | 抖動 | 相位雜訊 |
|---|---|---|
| 觀察的領域 | 時域 | 頻域 |
| 表示的量 | 邊緣時刻相對於理想時刻的偏差 | 在距離載波的各偏移頻率上,每 1 Hz 的雜訊功率與載波功率之比(單邊帶) |
| 單位 | 秒(ps、fs),或 UI(相對於 1 位元時間的比例) | dBc/Hz(與偏移頻率成對標示) |
| 代表性指標 | 週期抖動、週期間抖動、TIE(時間間隔誤差)。RMS 值與峰對峰值 | 例如在 1 MHz 偏移處為 −140 dBc/Hz 這樣的各偏移值或曲線 |
| 主要量測儀器 | 示波器、時間間隔分析儀、誤碼率測試儀 | 相位雜訊分析儀、具相位雜訊量測功能的頻譜分析儀 |
| 隨機與確定性成分的處理 | 隨機抖動以 RMS 值、確定性抖動以峰對峰值分開處理,再由目標誤碼率求出總抖動 | 隨機成分呈現為平緩的曲線,週期性成分呈現為特定頻率上的譜線(突波,spur) |
| 相互換算 | 僅從抖動的數值,無法得知相位雜訊在各頻率的形狀 | 在偏移 f1~f2 範圍內積分,可依 RMS 抖動 = √(2∫10^(L(f)/10) df) ÷ (2π f0) 換算 |
| 範圍的影響 | 數值會隨量測儀器的頻寬,以及觀察多少個週期而改變 | 換算出的 RMS 抖動會隨積分範圍(例:12 kHz~20 MHz)而改變 |
| 可得知的資訊 | 直接影響時序裕度(建立時間、眼圖的水平張開度)的量 | 哪個頻率的擾動較大。是探討 PLL 迴路頻寬與雜訊來源的線索 |
| 主要使用領域 | 數位電路的時序分析、高速序列通訊 | 無線通訊的振盪器、PLL 與 VCO 的設計、高速 ADC 的時脈 |
數值為具代表性的大致參考值,會因世代或產品而異。