定时决定一切：如何测量附加抖动

姓名：朱硕雅

学号：14020120008

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【嵌牛导读】：公司里做项目，经常用到定时，便需要测量附加抖动。

【嵌牛鼻子】：时钟 附加抖动

【嵌牛提问】：

(1)为什么抖动很重要？

(2)如何测量附加抖动?

【嵌牛正文】：

在当今数据通信、有线及无线基础设施以及其它高速应用等高级系统中，时钟抖动是整体系统性能的关键因素。要达到所需的系统抖动性能，一定要保持尽可能低的时钟抖动，并在整个分配网络上分配低抖动时钟源。

随着系统要求的不断提升，问题也随之而来：时钟线路上添加的简单缓冲器会不会让时钟抖动变得更差？如果会，在添加简单缓冲器之前应该考虑什么问题？

图1：系统级说明

附加抖动定义

这就是存在附加抖动的地方。附加抖动可定义为器件本身为输入信号增加的抖动数量。它的计算公式为

，假设噪声过程是随机的，而且输入噪声与输出噪声互相没有关联。附加抖动可帮助您确定是否可以为时钟线路添加简单缓冲器。

要显示真正的缓冲器附加抖动，在理想情况下应采用没有抖动的时钟源测量。不过，真正的时钟源总是有抖动的。我们应如何解决这个问题呢？不必使用没有抖动的时钟源测量附加抖动，我们可使用清洁或有噪声的输入源进行测量。

输入源研究

以下案例研究是在假定测量值不确定性的情况下，两种输入源的影响。这个实例基于通过 CDCLVC1310 低抖动及低功耗时钟缓冲器得到的真实测量结果。由于温度或电源电压的变化、输入压摆率的变化以及测量设备的不确定性，因此 10fs rms 的假定较小测量不确定值就是通用测量不确定值。

输入抖动输出抖动附加抖动

案例 1：噪声输入源A1180 fs rms181 fs rms（真实测量值）19 fs rms

B2180 fs rms191 fs rms（假定值）64 fs rms

案例 2：清洁输入源A274 fs rms90 fs rms（真实测量值）51 fs rms

B274 fs rms100 fs rms（假定值）67 fs rms

表1：案例研究 — 抖动值

案例 1 是具有 180fs rms 抖动（12 kHz 至 20 MHz）的噪声输入源的测量结果。根据该输入源，CDCLVC1310 具有 181fs rms 的输出抖动性能，其可产生 19fs rms 的附加抖动（表 1，A1）。如果我们现在假设测量误差为 10fs rms，附加抖动就会突然增加 45fs rms，达到 64fs rms（表 1，B2）。

案例 2 是对具有 74fs rms 抖动（12kHz 至 20MHz）的清洁输入源的测量结果。这可为 CDCLVC1310 显示更准确的附加抖动测量值。输出性能为 90fs rms，其可产生 51fs rms 的附加抖动（表 1，A2）。根据 10fs rms 的测量不确定值，附加抖动只会增加 16fs rms（表 1，B2）。

图2：实例研究 — 附加抖动的图示

了解抖动关系

在案例研究的图示（图 2）中，我们可以看到输入、输出以及附加抖动之间的关系。请记住描述直角三角形 3 边关系的勾股定理公式，附加抖动公式与它类似，即

。在这两个案例中，输入抖动保持恒定，输出抖动（黑线和蓝线）变化为 10fs rms。我们很容易看出，案例 2 可提供更准确的附加抖动测量结果，因为它不怎么受测量不确定性影响。另外，该图还显示，附加抖动测量值很容易产生错误结果。

总之，我极力推荐使用清洁输入源执行附加抖动测量。在 TI，这也是我们评估缓冲器性能的常用方法。