完美的時序：用抖動與相位噪聲測量做時鐘分頻

對大部分器件來說，兩個時鐘信號有相同JO的直覺是正確的，雖然事實上，一個被2除的時鐘信號的相位噪聲要比原時鐘信號的相位噪聲低6dB。注意對于除以2的情況，6dB=20×log2。

下面的例子給出了相位噪聲與抖動被2除的效果。這些測量采用了一只Silicon Laboratories的Si5324 PLL器件(圖5)。注意，高速VCO對輸出時鐘做再同步，而不管最終的輸出頻率，這意味著對所有可能的分頻器值，邊沿的形狀與位置都應(yīng)是相同的。唯一不同的應(yīng)該是在給定時間間隔內(nèi)出現(xiàn)的少數(shù)幾個時鐘邊沿。雖然存在一些重新定時噪聲，但它對所有分頻器值都是一樣的(圖6)。

圖中的六根曲線基本相同，但垂直方向相差6dBc/Hz。對所有偏移頻率與分頻器值，這6dB的間隔都相對恒定，只有一個或兩個例外。在圖的右側(cè)，時鐘(或載波)的偏移為最大，曲線之間的相對垂直偏移被壓縮。當時鐘頻率降低時，壓縮也增加。當時鐘頻率和相位噪聲曲線值減小時，這個壓縮也變得更明顯。出現(xiàn)壓縮的原因是，Agilent技術(shù)公司E5052B型信號源分析儀的本底噪聲接近于Si5324 IC的相位噪聲或抖動產(chǎn)生值。因為Si5324的超低抖動與低載波頻率相結(jié)合的效應(yīng)，才使本底噪聲成為一個問題。表2給出了六張圖各自的抖動值，抖動從100Hz~20MHz做積分，所有抖動值均為飛秒rms。

注意當輸出頻率降低時，抖動會略微增加，這證明了，輸出抖動是一個相對恒定的值，盡管相位噪聲曲線之間有6 dB的分離度。在最低輸出頻率上，抖動增加的速率變得更明顯。下面讓我們看看兩種rms相位噪聲值的增長來源：儀器本底噪聲與混疊。

本底噪聲，相位噪聲

在低時鐘頻率下，儀器的本底噪聲可能成為極低抖動時鐘相位噪聲測量的限制性因素。某種程度上，你測量的是自己的設(shè)備，而不是DUT。即使當時鐘頻率降低時，相位噪聲曲線單調(diào)地減小，rms沿抖動也幾乎保持恒定不變，因為相位噪聲積分是用時鐘周期來改變rms抖動值的大小。

為演示這種情況，考慮對相位噪聲積分，產(chǎn)生一個rms抖動值的過程。大多數(shù)現(xiàn)代相位噪聲設(shè)備都會產(chǎn)生一個有兩欄的文件，通常是一個CSV(逗號分隔值)文件。其中一欄列出了與時鐘(或載波)頻率偏差的頻率值，單位為赫茲。另一欄則列出了在偏移頻率處，參照每赫茲載波的相位噪聲值(分貝)。因此，這些欄中包含的各對數(shù)據(jù)點描述了對時鐘頻率一個確定偏移處的相位噪聲。用方程：線性值=10(dBc/Hz)/10將參照每赫茲載波的分貝值轉(zhuǎn)換為線性值后，對所有頻率偏移點的曲線下面積求和做積分。