抖动与相位噪声

明白到抖动对ADC 效能的影响，现在将焦点转到研究抖动上。数据通讯或高效能数据转换领域的工程师倾向以抖动来制定频率需求，而精确的时序与频率领域的工程师则是以相位噪声参数来制定频率效能。了解形成抖动的成分的本质，对于估算相位噪声与抖动很有帮助。

参见图五，抖动包含两个主要的成分：有界的（或定量性）抖动与无界的（或随机）抖动。定量性抖动具有可预测且可重复的特性，因此，它可以相对少量的以观测值进行精确的量化，因此定量性抖动可以表示为峰值到峰值的数值。另一方面，随机抖动是随机的过程累积的结果，造成量测或定量较不明确。随机抖动表示为 RMS 数值，一般会再附上量测频宽作为定性标示。

图 五 抖动家族数状图
相位噪声为噪声源直接的量测值，是构成总抖动的随机噪声成分。相位噪声可使用频谱分析仪来量测，频谱分析仪可量测载波（基础）频率在 1 Hz 频宽内不同的偏移之下的功率位准，因此相位噪声效能是以离散的数值搭配相对应的频率偏移标示的，其表示的单位为 dBc／ Hz，或常以单侧频带图来表示。

大部分现今的频谱分析仪会计算 RMS抖动值。然而，了解如何进行量测将可帮助了解相位噪声如何影响系统效能。如果频谱分析仪设定为量测相位噪声，会显示出单侧频带图。将相位噪声转换为RMS抖动的第一步是将表示在相位噪声图中介于两个特定频率偏移值之下的功率面积积分（这是伴随抖动数值的量测频宽，其表示单位为 timeRMS，见图六）。此计算值称为RMS相位误差。由于频谱分析仪会显示单侧频带图，其面积读值要乘两倍。

图 六 RMS 相位误差量测图

一旦决定RMS相位误差，剩下的转换程序就很简单。函数 L(f) 通常定义单侧频带相位噪声。如果将RMS相位误差定义为 rms，则：

（公式8）

因此，

（公式9）

当RMS抖动以有意义的方式定义，f1 与f2 的数值也必须与RMS抖动数值一起列出来。

时序装置的详细分析

图八 表示时序装置主要的功能性方块图。时序装置可以产生参考频率输入的多重、整数数量副本。如果参考频率分配到多重的适配卡，且因为透过电缆线或骨干的传输过程中而包含额外的噪声，则时序装置可以设定为从噪声含量多的参考频率输入中移除相位噪声（因此也移除抖动），然后产生「干净的」 频率输入的多重、整数数量的副本。时序装置包含锁相回路(phase locked loop)、回路滤波器、电压控制振荡器、分配区段(distribution section)、偏移控制(skew controls)、与输出缓冲器。

图 七 时序装置功能性方块图