07-锁相环时钟的抖动

时钟抖动的4大根本原因及3种查看途径时钟接口阈值区间附近的抖动会破坏ADC的时序。

例如，抖动会导致ADC在错误的时间采样，造成对模拟输入的误采样，并且降低器件的信噪比（SNR）。

降低抖动有很多不同的方法，但是，在get降低抖动的方法前我们必须找到抖动的根本原因！时钟抖动，why？时钟抖动的根本原因就是时钟和ADC之间的电路噪声。

随机抖动由随机噪声引起，主要随机噪声源包括· 热噪声(约翰逊或奈奎斯特噪声)，由载流子的布朗运动引起。

· 散粒噪声，与流经势垒的直流电流有关，该势垒不连续平滑，由载流子的单独流动引起的电流脉冲所造成。

· 闪烁噪声，出现在直流电流流动时。

该噪声由携带载流子的半导体中的陷阱引起，这些载流子在释放前通常会形成持续时间较短的直流电流。

· 爆裂噪声，也称爆米花噪声，由硅表面的污染或晶格错位造成，会随机采集或释放载流子。

查看时钟信号噪声，how？确定性抖动由干扰引起，会通过某些方式使阈值发生偏移，通常受器件本身特性限制。

查看时钟信号噪声通常有三种途径：时域、频域、相位域。

咳咳，敲黑板划重点，以上三种途径的具体方法如下↓↓↓时域图图1. 抖动的时域图时钟抖动是编码时钟的样本（不同周期）间的变化，包括外部和内部抖动。

抖动引起的满量程信噪比由以下公式得出举个栗子，频率为1 Ghz，抖动为100 FS均方根值时，信噪比为64 dB。

在时域中查看时，x轴方向的编码边沿变化会导致y轴误差，幅度取决于边沿的上升时间。

孔径抖动会在ADC输出产生误差，如图2所示。

抖动可能产生于内部的ADC、外部的采样时钟或接口电路。

图2. 孔径抖动和采样时钟抖动的影响图3显示抖动对信噪比的影响。

图中显示了5条线，分别代表不同的抖动值。

x轴是满量程模拟输入频率，y轴是由抖动引起的信噪比，有别于ADC总信噪比。

图3. 时钟抖动随模拟信号增大而提升信噪比由抖动引起的信噪比和有效位数(ENOB)的关系由以下公式定义：SNR = 6.02 N + 1.76 dB其中N =有效位数。

时钟生成电路中锁相环的作用锁相环（Phase-Locked Loop，简称PLL）是一种常用于时钟生成电路中的重要电路，它的作用是使输出时钟信号与输入参考信号保持相位一致。

在现代电子设备中，时钟信号的稳定性对于保证系统性能至关重要，而锁相环正是通过自身的反馈控制机制，实现了高精度和稳定的时钟生成。

锁相环的作用可以从多个方面来解释。

首先，锁相环可以将输入的不稳定时钟信号进行整形和稳定化处理，产生一个相位准确、频率稳定的输出时钟信号。

其原理是通过比较输入时钟信号和反馈信号的相位差，并根据相位差的大小来调整输出时钟信号的频率和相位，使其逐渐与输入参考信号保持一致。

因此，锁相环可以有效消除输入时钟信号的抖动和漂移，提供稳定可靠的时钟信号给后续的电路模块使用。

锁相环还可以实现时钟信号的倍频或分频功能。

通过调整锁相环中的除数和乘法器的参数，可以实现将输入时钟信号的频率放大或缩小到需要的范围。

这对于不同模块之间的时钟频率转换非常有用，可以提高系统的灵活性和兼容性。

锁相环还可以实现时钟信号的相位同步。

在一些需要多个时钟信号同步工作的系统中，锁相环可以将不同模块的时钟信号进行相位调整，使它们在某个特定的相位关系下工作。

这对于实现数据的准确采样和处理非常重要，可以避免因时钟相位不一致而引起的数据错误和时序问题。

除了以上的基本功能，锁相环在实际应用中还有许多衍生和扩展的功能。

例如，锁相环可以通过引入额外的相位调整电路，实现对输入信号相位的连续调节，从而达到相位延迟或相位提前的效果。

这在一些需要实时调整相位的应用中非常有用，如通信系统中的相位调制和解调。

锁相环还可以通过引入滤波器和自适应控制算法，提高系统对噪声和干扰的抑制能力，进一步提高时钟信号的稳定性和抗干扰能力。

这对于提高系统的抗干扰性和抗噪声性能非常重要，尤其是在高速通信和精密测量等领域。

锁相环在时钟生成电路中的作用是非常重要的。

它可以实现时钟信号的整形、稳定化和倍频分频，实现时钟信号的相位同步，并具备一定的相位调节和抗干扰能力。

PLL（锁相环）在计算抖动时，需要考虑的频率范围通常包括以下几个主要部分：
1. 输入信号频率：这是PLL输入的信号频率，通常在数兆赫兹（MHz）或更高。

2. VCO（压控振荡器）频率范围：VCO是PLL的一个重要组成部分，其频率范围决定了PLL的输出频率范围。

通常，VCO 的频率范围可以达到数十兆赫兹至数百兆赫兹。

3. 分频器（Divider）设置：分频器用于将VCO的输出频率分频，以匹配输入信号频率。

分频器的设置会影响PLL的频率范围。

4. 抖动频率范围：抖动是由于PLL内部噪声和非理想特性导致的输出信号频率的微小变化。

抖动频率范围通常在数赫兹至数兆赫兹之间，取决于PLL的具体实现和应用。

总之，在计算PLL抖动时，需要考虑的频率范围包括输入信号频率、VCO频率范围、分频器设置和抖动频率范围。

这些因素共同决定了PLL在特定应用中的性能和稳定性。

锁相环指标-回复什么是锁相环指标？锁相环指标是指用来衡量锁相环（Phase-Locked Loop，PLL）性能的各种参数和指标。

PLL是一种电路系统，通过对输入信号的相位进行比较，并根据比较结果调整本身输出信号的相位，从而使输出信号保持与输入信号的相位同步。

在各种通信、控制和测量领域，PLL已经广泛应用。

而锁相环指标则是评估PLL工作性能和稳定度的重要依据。

有哪些常见的锁相环指标？实际上，锁相环的指标非常多，并且根据具体应用的不同可能略有差异。

下面列举几个常见的锁相环指标：1. 锁定时间（Lock time）：指PLL从失锁状态转变为锁定状态所需要的时间。

锁定时间短是衡量PLL性能和适用性的重要指标之一。

2. 锁定范围（Lock range）：指PLL在输入信号频率范围内能够保持稳定锁定的能力。

通常用频率范围或相位范围来表示。

3. 噪声性能（Noise performance）：指PLL对输入信号中的噪声和扰动的抵抗能力。

好的锁相环应该能够在抑制噪声的同时保持输出信号的稳定性。

4. 抖动（Jitter）：指信号在时间上的不稳定性，可以通过锁相环来降低抖动。

抖动越小，表明锁相环性能越好。

5. 相位噪声（Phase noise）：指锁相环输出信号相位随时间的变化情况。

相位噪声小的锁相环输出信号更加稳定。

6. 频率稳定度（Frequency stability）：指锁相环输出信号频率的变化程度。

频率稳定度好的锁相环输出信号与输入信号的频率差距很小。

以上仅为锁相环指标中的几个常见要素，根据不同应用的需求，可能还会有其他更具体的指标。

锁相环指标如何优化？优化锁相环指标是实际应用中非常重要的任务，因为合理的指标设计和优化可以提高PLL的性能，提高系统的可靠性和稳定性。

1. 设计合适的环路带宽：适当选择环路带宽可以平衡相位噪声和锁定时间的要求。

过高的带宽容易引入噪声，过低的带宽又会增加锁定时间。

2. 添加滤波器：通过添加滤波器来抑制输入信号中的噪声和频率扰动，从而提高锁相环的噪声性能和稳定性。

微电子电路中的时钟信号抖动分析与优化方法研究引言：时钟信号在微电子电路中起着至关重要的作用，它是整个系统的节拍，负责同步各个模块的工作。

然而，由于各种因素的干扰，时钟信号会产生抖动，导致系统性能下降。

因此，对时钟信号的抖动进行分析和优化成为微电子电路设计中的重要课题。

一、时钟信号抖动的来源时钟信号抖动是指时钟信号的周期性变化，主要有以下几个来源：1. 环境干扰：温度变化、电磁辐射等环境因素会对时钟信号产生影响，导致抖动。

2. 电源噪声：电源的不稳定性会引起时钟信号的抖动。

3. 器件非线性：微电子器件的非线性特性会对时钟信号产生影响，引起抖动。

4. 时钟信号传输线路：传输线路的噪声、阻抗不匹配等因素也会导致时钟信号的抖动。

二、时钟信号抖动的影响时钟信号抖动对微电子电路的性能有着重要的影响，主要体现在以下几个方面：1. 时序错误：时钟信号抖动会导致时序错误，使得电路无法按照设计要求正常工作。

2. 时钟偏移：时钟信号抖动会引起时钟频率的偏移，导致电路的时钟周期不稳定。

3. 噪声干扰：时钟信号抖动会引入噪声，影响电路的信号完整性和稳定性。

4. 能耗增加：时钟信号抖动会导致电路频繁切换，增加功耗。

三、时钟信号抖动分析方法为了准确分析时钟信号的抖动情况，可以采用以下几种方法：1. 时钟抖动测量仪器：使用专门的时钟抖动测量仪器，通过测量时钟信号的抖动参数，如峰峰值、均方根值等，来评估抖动情况。

2. 时钟抖动仿真工具：利用电路仿真软件，对时钟信号进行仿真分析，得到时钟信号的波形和频谱，进而分析抖动情况。

3. 时钟抖动模型：建立时钟信号的抖动模型，通过数学方法进行分析，得到时钟信号的抖动特性。

四、时钟信号抖动优化方法为了降低时钟信号的抖动，可以采用以下几种优化方法：1. 电源和地线设计：合理设计电源和地线，减小电源噪声对时钟信号的影响。

2. 环境隔离：采用屏蔽罩、隔离层等措施，减少环境因素对时钟信号的干扰。

3. 时钟信号传输线路设计：采用匹配阻抗、减小传输线路长度等措施，降低传输线路对时钟信号的影响。

锁相环指标-回复什么是锁相环指标？锁相环（PLL）是一种电子反馈系统，用于调节信号的频率和相位。

锁相环指标是用来描述锁相环性能的量化指标。

锁相环指标通常包括锁定时间、锁定范围、抖动、输入偏置等。

锁相环指标的详细解释如下：1. 锁定时间：锁相环的锁定时间是指从输入信号发生变化到锁相环稳定在新的输出状态所需要的时间。

锁定时间越短，锁相环的响应速度越快。

2. 锁定范围：锁相环的锁定范围是指锁相环能够跟踪的输入信号的频率范围。

锁定范围越广，锁相环适应不同频率的输入信号能力越强。

3. 抖动：锁相环的抖动是指输出信号在稳定锁定状态下的频率和相位误差。

抖动越小，锁相环的稳定性和精度越高。

4. 输入偏置：锁相环的输入偏置是指输入信号与锁相环内部参考信号之间的相位差。

输入偏置越小，锁相环的跟踪效果越好。

为何需要锁相环指标？锁相环指标对于电子系统设计和应用至关重要。

它们是评估锁相环性能和判断锁相环是否满足系统需求的依据。

锁相环指标的合理选择可以确保系统的稳定性、精度和实时性。

以移动通信系统为例，锁相环指标的好坏直接影响信号的传输、检测和处理。

在无线通信中，移动信号的频率、相位和稳定性要求非常高，锁相环用于调整持续变化的信号以保持稳定性。

如果锁相环指标不达标，信号将可能失真、丢失或传输不及时。

如何评估锁相环指标？评估锁相环指标需要进行一系列测试和分析。

常见的锁相环指标测试方法有以下几种：1. 测试锁定时间：在输入信号变化时，观察输出信号的响应时间。

多次测试并取平均值以获得可靠的结果。

2. 测试锁定范围：逐渐改变输入信号的频率，观察锁相环的跟踪能力和输出信号的稳定性。

一般使用频谱仪或示波器进行测试。

3. 测试抖动：使用高精度的频率计或相位计对输出信号进行测量，计算其频率和相位误差。

抖动可以通过信号处理和滤波来减小。

4. 测试输入偏置：输入一个稳定的参考信号和待测试信号，测量两者的相位差。

使用示波器或均衡器等仪器进行测量。

锁相环常见问题解答锁相环常见问题解答下载本期常见问题解答（PDF，596KB）参考晶振有哪些要求？我该如何选择参考源？请详细解释⼀下控制时序，电平及要求？控制多⽚PLL芯⽚时，串⾏控制线是否可以复⽤？请简要介绍⼀下环路滤波器参数的设置？环路滤波器采⽤有源滤波器还是⽆源滤波器？PLL对于VCO有什么要求？以及如何设计VCO输出功率分配器？如何设置电荷泵的极性？锁定指⽰电路如何设计？PLL对射频输⼊信号有什么要求？PLL芯⽚对电源的要求有哪些？内部集成了VCO的ADF4360-x，其VCO中⼼频率如何设定？锁相环输出的谐波？锁相环系统的相位噪声来源有哪些？减⼩相位噪声的措施有哪些？为何我测出的相位噪声性能低于ADISimPLL仿真预期值？锁相环锁定时间取决于哪些因素？如何加速锁定？为何我的锁相环在做⾼低温试验的时候，出现频率失锁？⾮跳频（单频）应⽤中，最⾼的鉴相频率有什么限制？频繁地开关锁相环芯⽚的电源会对锁相环有何影响？您能控制PLL芯⽚了么？，R分频和N分频配置好了么？您的晶振输出功率有多⼤？VCO的输出功率有多⼤？您的PFD鉴相极性是正还是负？您的VCO输出频率是在哪⼀点？最低频率？最⾼频率？还是中间的某⼀点？VCO的控制电压有多⼤？您的PLL环路带宽和相位裕度有多⼤？评价PLL频率合成器噪声性能的依据是什么？⼩数分频的锁相环杂散的分布规律是什么？到底⽤⼩数分频好还是整数分频好？ADI提供的锁相环仿真⼯具ADISimPLL⽀持哪些芯⽚，有什么优点？分频–获得⾼精度时钟参考源？PLL，VCO闭环调制，短程⽆线发射芯⽚？PLL，VCO开环调制？时钟净化----时钟抖动（jitter）更⼩？时钟恢复（Clock Recovery）？问题：参考晶振有哪些要求？我该如何选择参考源？答案：波形：可以使正弦波，也可以为⽅波。

功率：满⾜参考输⼊灵敏度的要求。

稳定性：通常⽤TCXO，稳定性要求< 2 ppm。

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1、抖动的定义今天我们就来聊聊时钟抖动的定义与测量方法抖动是时钟信号边沿事件的时间点集合相对于其理想值的离散时序变量。

时钟信号中的抖动通常是由系统中的噪声或其他干扰导致的。

具体因素包括热噪声、电源变化、负载条件、器件噪声以及相邻电路耦合的干扰等。

2、抖动类型时钟信号抖动定义有多种主要如下：周期抖动(Period Jitter）相邻周期抖动(Cycle to Cycle Period Jitter)长期抖动 (Long Term Jitter)相位抖动 (Phase Jitter)时间间隔误差 (Time Interval Error or TIE)2.1 周期抖动周期抖动是时钟信号的周期时间相对于一定数量、随机选定的理想时钟信号周期的偏差。

如果我们能对一定数量的时钟周期进行测量，就可以计算出这一段时间测量窗口内的平均时钟周期以及其标准偏差与峰峰值。

我们通常将标准偏差和峰峰值分别称作RMS 值和Pk-Pk 周期抖动。

许多已发表的文献中往往将周期抖动定义为测得的时钟周期与理想周期之间的差异，但在实际应用中，想要量化理想周期往往有困难。

如果用示波器观察设定频率为 100 MHz 的振荡器的输出，测得的平均周期可能是9.998 ns，而非理想周期的10 ns。

因此，在实际测量中可将测量时间窗口内的平均周期视为理想周期。

2.1.1 周期抖动应用周期抖动在数字系统中的时序冗余度计算方面非常实用。

例如，在一个基于微处理器的系统中，处理器在时钟上升之前需要 1 ns的数据建立时间。