时钟抖动通常有三种测量方法,对应于TIE(Time Interval Error 时间间隔误差)、period(周期抖动)和Cycle-Cycle(相邻周期抖动)三种抖动指标。

TIE抖动(时间间隔误差),以被测时钟沿与理想时钟沿之间的时间差为样本,即以图中的TIEn为样本,通过对很多个样本进行统计分析,表征时钟沿与理想时钟沿偏离值的变化、分布情况,如下图所示:

时钟抖动和相噪以及其测量方法

Period Jitter(周期抖动),以时钟信号的周期做样本,即以图中的Pn做样本,通过对很多个样本进行统计分析,表征时钟信号周期Pn的变化、分布情况,对于保证数字系统中的建立保持时间规范很有意义。如下图所示:

时钟抖动和相噪以及其测量方法

Cycle-Cycle Jitter(Cycle-Cycle抖动),以时钟信号相邻周期的差值做样本,即以图中的Cn做样本,通过对很多个样本(1K~10K)进行统计分析,表征时钟信号相邻周期变化值的变化、分布情况,一般用于需要限制频率突变的场合。如下图所示:

时钟抖动和相噪以及其测量方法

TIE、Jperiod和Jcycle-cycle三种抖动指标之间的关系如下:

TIE的微分可以得到周期抖动。

时钟抖动和相噪以及其测量方法

其中,Δtpn为周期抖动, tn为实际周期,T0为理想周期,ΔtIEn为TIE抖动。

周期抖动(period jitter)的微分可以得到cycle-cycle jitter。

时钟抖动和相噪以及其测量方法

其中,Δtcn为周期抖动, tn为实际周期,Δtpn为周期抖动。

三者的关系可以用下图表示:

时钟抖动和相噪以及其测量方法