內(nèi)建式抖動(dòng)測量技術(shù)（下）
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《圖十六 動(dòng)放大電路之轉(zhuǎn)移曲線圖》
（X軸：輸入抖動(dòng)量；Y軸：輸出抖動(dòng)量）
內(nèi)建抖動(dòng)測試架構(gòu)中最重要的元件為抖動(dòng)放大電路，因?yàn)槠浞糯蟊堵蕦⒂绊懴到y(tǒng)解析度以及穩(wěn)定度，所以首要工作就是確保抖動(dòng)放大電路操作特性。如圖十六即為抖動(dòng)放大電路之模擬結(jié)果。當(dāng)時(shí)脈抖動(dòng)產(chǎn)生時(shí)，經(jīng)由此電路可把時(shí)脈邊緣扯開，也就是增加相位誤差量。另外我們可利用不同輸入抖動(dòng)量來觀測抖動(dòng)放大電路之操作線性度，如圖十七所示。若所模擬出來的轉(zhuǎn)移曲線呈現(xiàn)相同斜率，代表此電路的放大倍率為一定值；但若曲線呈現(xiàn)出許多斜率，則可明顯觀察出放大倍率于不同輸入抖動(dòng)時(shí)具有不同的放大倍率，所以我們便需針對(duì)制程漂移對(duì)電路影響作模擬分析。
《圖十七 放大倍率vs.制程漂移：（a）Load length；（b）Load width；（c）Diff. pair length；（d）Bias current》
《圖十八 放大倍率 vs. 操作頻率》
抖動(dòng)放大電路分析結(jié)果
先前介紹過抖動(dòng)放大電路是藉由電流充放電速度來達(dá)到抖動(dòng)放大，因此負(fù)載以及電容量將決定抖動(dòng)放大的程度，所以以下就針對(duì)四個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)作分析，并模擬其轉(zhuǎn)移曲線圖。由圖十七所示，（a）～（d）分別為負(fù)載電晶體之length、負(fù)載電晶體之width、差動(dòng)對(duì)電晶體之length和偏壓電流變異時(shí)之模擬。從中可以觀察出放大倍幾乎皆維持在固定的倍率，但在負(fù)載電容（length）與操作電流變化時(shí)對(duì)于系統(tǒng)有較大的偏移量，約40-ps。
不過以整體系統(tǒng)來看，因?yàn)椴捎玫氖欠糯蠖秳?dòng)量來測試，再將結(jié)果除以倍率得到原始抖動(dòng)量，所以雖然模擬看出放大后的抖動(dòng)約有40-ps的變異，但除以放大倍率25以后其變異約為1.6-ps，此誤差量對(duì)于整體測試值幾乎可忽略不計(jì)。此外，圖十八為抖動(dòng)放大電路操作于不同頻段的轉(zhuǎn)移曲線圖。從中可明顯發(fā)現(xiàn)，不論是在低頻或是高頻操作時(shí)，其皆具有近似的transfer curve，所以即驗(yàn)證此抖動(dòng)放大電路具有寬操作范圍以及線性抖動(dòng)量放大之特性。因此由以上模擬可知，我們所提出之抖動(dòng)放大架構(gòu)將可運(yùn)用在抖動(dòng)測試系統(tǒng)中。
《圖十九 模擬驗(yàn)證用之抖動(dòng)產(chǎn)生示意圖》
周期對(duì)周期抖動(dòng)系統(tǒng)觀察
為了確保整體系統(tǒng)操作正確性，接著我們將實(shí)際輸入周期對(duì)周期抖動(dòng)至系統(tǒng)中，藉此觀察其操作特性。而周期對(duì)周期抖動(dòng)的產(chǎn)生方式，我們將采用訊號(hào)調(diào)變法來實(shí)現(xiàn)，如圖十九所示。其包含一個(gè)干凈的參考時(shí)脈（input signal）、一個(gè)作為干擾源的調(diào)變訊號(hào)（modulating signal）和相位調(diào)變電路（phase modulator），藉由雜訊去改變理想時(shí)脈轉(zhuǎn)態(tài)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)抖動(dòng)產(chǎn)生。
而以電路面來看，其實(shí)相位調(diào)變電路就是可調(diào)整電源電壓的多級(jí)緩沖器。當(dāng)一理想時(shí)脈進(jìn)入緩沖器后，會(huì)有延遲產(chǎn)生，而延遲量和電源電壓有極大關(guān)連性。電壓越大延遲越??；反之電壓越小延遲就會(huì)越大。利用此關(guān)系，我們只要將抖動(dòng)做為緩沖器電壓，就可以得到隨著抖動(dòng)變化的時(shí)脈相位。
抖動(dòng)數(shù)位化觀察
為了驗(yàn)證此系統(tǒng)是否能正確地把輸入抖動(dòng)數(shù)位化，因此我們也將利用兩種不同型態(tài)之抖動(dòng)來驗(yàn)證：一為正弦抖動(dòng)、另一為振幅調(diào)變抖動(dòng)。如圖二十和二十一所示的抖動(dòng)量數(shù)位化之模擬結(jié)果。從中可以得知，相關(guān)系統(tǒng)可成功依輸入抖動(dòng)型態(tài)運(yùn)算出對(duì)應(yīng)數(shù)位碼，我們只需將數(shù)位碼對(duì)照抖動(dòng)表，即可得知輸入抖動(dòng)量。
《圖二十 正弦抖動(dòng)經(jīng)抖動(dòng)測試系統(tǒng)之輸出結(jié)果》
《圖二十一 調(diào)幅抖動(dòng)經(jīng)抖動(dòng)測試系統(tǒng)之輸出結(jié)果》
抖動(dòng)測試準(zhǔn)確度和測試時(shí)間關(guān)聯(lián)密切，在足夠測試樣本下才能確保所得數(shù)值具備公信力，在測試時(shí)就必須讓系統(tǒng)做長時(shí)間累計(jì)。我們將測試前述兩種型態(tài)之抖動(dòng)分布，此時(shí)系統(tǒng)會(huì)送出許多測試數(shù)值；而為了得知其真實(shí)抖動(dòng)分布的情況，因此我們累加所有抖動(dòng)量分布次數(shù)，其測試結(jié)果如圖二十二所示。
評(píng)論