石英晶振广泛应用于通信、雷达等各种电子设备，随着各方面技术的不断发展，频率源的品质已成为各种电子系统性能优劣的关键因素之一。研制高稳定石英晶体振荡器，提高相位噪声指标、减少抖动对整体性能的影响，已经成为刻不容缓的任务。同时随着频率合成技术的迅猛发展，对晶体振荡器参考源的要求也越来越高，研究频率源信号的相位抖动和相位噪声，从根本上改善频率源的性能，对于这一学科的理论发展和实际应用都具有重要的意义。

  定义和分析频率源中不同的抖动类型以及相应的测试设置和后续分析方法。

定义

  抖动包括数字信号的有效瞬间与其理想位置在时间上的短期变化。" 

  数字数据流中的上升沿和下降沿永远不会在精确的期望定时出现。定义和测量这种边沿的精确定时关系到并影响同步通信系统的性能。

图1

  晶振给定信号的边缘位移是光谱和功率含量的结果噪声..由于频域上的非均匀噪声，这些边缘可能随时间随机变化。(因此；由100hz偏移处的噪声引起的抖动可能大于或小于100hz偏移处的噪声)。基于不同的测量技术或评估的带宽，时钟抖动的频谱内容可能会有很大的不同。

抖动引起的系统中断

  网络贴片晶振元件中的时钟恢复机制用于使用恢复的位时钟来采样数字信号。如果数字信号和时钟具有相同的抖动，则恒定抖动误差不会影响采样瞬间，因此不会出现比特误差。(这种情况将应用于低频抖动，其中恢复时钟机制可以跟随数字信号相位变化；在较高频率抖动变化时，>0.5ui将导致不准确的采样和宝贵数据的丢失。) .

测量抖动

  有三种仪器被用来测量抖动:1) BER (误码率)，2)抖动分析仪和3)示波器。用于测量抖动的仪器类型取决于应用、电/光、数据通信或电信以及比特率(见下图)。可能需要这些仪器的混合来精确跟踪与抖动相关的有源晶振问题。最常见的方法是从BER测试仪开始。为了进一步隔离问题，使用抖动分析仪或示波器进行额外测试。除了量化抖动之外，测量还应帮助设计者调查问题的根本原因和根源，以有效消除抖动。

数据速率(千兆比特/秒)

图2

  在抖动测量之前，我们必须首先了解温补晶振抖动的类型及其来源。抖动分为两大类:确定性抖动(Dj )和随机抖动( Rj)。此外，Dj被分为周期性抖动( Pj )和数据相关抖动(DDj)，后者由占空比失真(DCD)和符号间干扰(ISI)组成。所有单独抖动分量的积分导致总抖动(Tj)。它包括所有确定性和随机成分的贡献(见下图)。

图3

  确定性抖动( Dj )有特定的原因，并且是可预测的和一致的。它有一个总是有界的非高斯振幅分布，这可以用它的峰峰值来表征。它来自系统源，如串扰、符号间干扰- ISI - (反射)和电源馈通(EMI)。

  周期性抖动是交叉耦合或EMI (交流电源线、射频信号源等)导致的周期性抖动。)来自开关电源。后者被称为不相关的周期性抖动，耦合到数据或系统时钟信号中。相关的周期性石英晶振抖动是来自相同频率的时钟的相邻数据信号的耦合。它由测量的频率和幅度指定为峰对峰数。

图4

  pj可以用示波器量化。在时钟的上升沿激活，并在显示器上移动，直到时钟的另一上升沿被显示。Pj是示波器上显示的上升沿的波段。

图5