內(nèi)建式抖動測量技術(shù)（下）
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《圖十六 動放大電路之轉(zhuǎn)移曲線圖》
（X軸：輸入抖動量；Y軸：輸出抖動量）
內(nèi)建抖動測試架構(gòu)中最重要的元件為抖動放大電路，因為其放大倍率將影響系統(tǒng)解析度以及穩(wěn)定度，所以首要工作就是確保抖動放大電路操作特性。如圖十六即為抖動放大電路之模擬結(jié)果。當(dāng)時脈抖動產(chǎn)生時，經(jīng)由此電路可把時脈邊緣扯開，也就是增加相位誤差量。另外我們可利用不同輸入抖動量來觀測抖動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時具有不同的放大倍率，所以我們便需針對制程漂移對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》
抖動放大電路分析結(jié)果
先前介紹過抖動放大電路是藉由電流充放電速度來達(dá)到抖動放大，因此負(fù)載以及電容量將決定抖動放大的程度，所以以下就針對四個關(guān)鍵點作分析，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、差動對電晶體之length和偏壓電流變異時之模擬。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）與操作電流變化時對于系統(tǒng)有較大的偏移量，約40-ps。
不過以整體系統(tǒng)來看，因為采用的是放大抖動量來測試，再將結(jié)果除以倍率得到原始抖動量，所以雖然模擬看出放大后的抖動約有40-ps的變異，但除以放大倍率25以后其變異約為1.6-ps，此誤差量對于整體測試值幾乎可忽略不計。此外，圖十八為抖動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，其皆具有近似的transfer curve，所以即驗證此抖動放大電路具有寬操作范圍以及線性抖動量放大之特性。因此由以上模擬可知，我們所提出之抖動放大架構(gòu)將可運(yùn)用在抖動測試系統(tǒng)中。
《圖十九 模擬驗證用之抖動產(chǎn)生示意圖》
周期對周期抖動系統(tǒng)觀察
為了確保整體系統(tǒng)操作正確性，接著我們將實際輸入周期對周期抖動至系統(tǒng)中，藉此觀察其操作特性。而周期對周期抖動的產(chǎn)生方式，我們將采用訊號調(diào)變法來實現(xiàn)，如圖十九所示。其包含一個干凈的參考時脈（input signal）、一個作為干擾源的調(diào)變訊號（modulating signal）和相位調(diào)變電路（phase modulator），藉由雜訊去改變理想時脈轉(zhuǎn)態(tài)點實現(xiàn)抖動產(chǎn)生。
而以電路面來看，其實相位調(diào)變電路就是可調(diào)整電源電壓的多級緩沖器。當(dāng)一理想時脈進(jìn)入緩沖器后，會有延遲產(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越大。利用此關(guān)系，我們只要將抖動做為緩沖器電壓，就可以得到隨著抖動變化的時脈相位。
抖動數(shù)位化觀察
為了驗證此系統(tǒng)是否能正確地把輸入抖動數(shù)位化，因此我們也將利用兩種不同型態(tài)之抖動來驗證：一為正弦抖動、另一為振幅調(diào)變抖動。如圖二十和二十一所示的抖動量數(shù)位化之模擬結(jié)果。從中可以得知，相關(guān)系統(tǒng)可成功依輸入抖動型態(tài)運(yùn)算出對應(yīng)數(shù)位碼，我們只需將數(shù)位碼對照抖動表，即可得知輸入抖動量。
《圖二十 正弦抖動經(jīng)抖動測試系統(tǒng)之輸出結(jié)果》
《圖二十一 調(diào)幅抖動經(jīng)抖動測試系統(tǒng)之輸出結(jié)果》
抖動測試準(zhǔn)確度和測試時間關(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，在測試時就必須讓系統(tǒng)做長時間累計。我們將測試前述兩種型態(tài)之抖動分布，此時系統(tǒng)會送出許多測試數(shù)值；而為了得知其真實抖動分布的情況，因此我們累加所有抖動量分布次數(shù)，其測試結(jié)果如圖二十二所示。
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