時(shí)鐘抖動(dòng)是相對(duì)于理想時(shí)鐘沿實(shí)際時(shí)鐘存在不隨時(shí)間積累的、時(shí)而超前、時(shí)而滯后的偏移稱為時(shí)鐘抖動(dòng),簡稱抖動(dòng)，可以用抖動(dòng)頻率和抖動(dòng)幅度對(duì)時(shí)鐘抖動(dòng)進(jìn)行定量描述。通常希望一個(gè)周期性波形(特別是時(shí)鐘)跨過特定門限的時(shí)間非常精確，與該理想值的偏差稱為抖動(dòng).

時(shí)鐘的抖動(dòng)可以分為隨機(jī)抖動(dòng)（random jitter，簡稱rj）和固有抖動(dòng)（deterministic jitter），隨機(jī)抖動(dòng)的來源為熱噪聲、shot noise和flick noise，與電子器件和半導(dǎo)體器件的電子和空穴特性有關(guān)，比如ecl工藝的pll比ttl和cmos工藝的pll有更小的隨機(jī)抖動(dòng)；

固定抖動(dòng)的來源為：開關(guān)電源噪聲、串?dāng)_、電磁干擾等等，與電路的設(shè)計(jì)有關(guān)，可以通過優(yōu)化設(shè)計(jì)來改善，比如選擇合適的電源濾波方案、合理的pcb布局和布線。

在通信網(wǎng)絡(luò)、無線傳輸、CPRI和SONET等高速系統(tǒng)中，時(shí)鐘或振蕩器波形的時(shí)序誤差會(huì)限制一個(gè)數(shù)字I/O接口的最大速率。不僅如此，它還會(huì)導(dǎo)致通信鏈路的誤碼率增大，甚至限制A/D轉(zhuǎn)換器的動(dòng)態(tài)范圍。

在數(shù)字系統(tǒng)中時(shí)鐘邊沿決定了每個(gè)基本單元的開始和結(jié)束時(shí)間。當(dāng)抖動(dòng)改變了時(shí)鐘邊沿從而導(dǎo)致時(shí)鐘周期變化時(shí)，每個(gè)基本單元的有效工作時(shí)間也會(huì)發(fā)生變化，可能會(huì)導(dǎo)致信號(hào)的建立時(shí)間和保持時(shí)間不能滿足要求，從而影響電路的正常工作。

當(dāng)使用Serdes發(fā)送或者接收串行bit流時(shí)，時(shí)鐘是用于對(duì)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行編碼，并將時(shí)鐘信息嵌入到傳輸?shù)臄?shù)據(jù)中。接收器會(huì)從傳輸?shù)谋忍亓髦蟹蛛x出單獨(dú)的時(shí)鐘，用于對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣和捕捉。在該系統(tǒng)中累計(jì)抖動(dòng)決定了bit到達(dá)與采樣之間的時(shí)間差，因此它是最重要的。

在模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）和數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）中，對(duì)信號(hào)的采樣可以轉(zhuǎn)換為信號(hào)與時(shí)鐘時(shí)域乘積。

時(shí)鐘決定了信號(hào)采樣時(shí)間，如果時(shí)鐘抖動(dòng)導(dǎo)致采樣時(shí)間偏離了理想采樣時(shí)間，會(huì)導(dǎo)致采樣到的信號(hào)值相比于理想的信號(hào)值發(fā)生變化，從而惡化信噪比和動(dòng)態(tài)范圍，降低轉(zhuǎn)換器的有效分辨率。

抖動(dòng)可以通過許多方式測量（不同方式測量到的抖動(dòng)被分別加以定義），以下是主要的抖動(dòng)分類：周期抖動(dòng)（Period Jitter）；相鄰周期間的抖動(dòng)（Cycle to Cycle Period Jitter）；長時(shí)間抖動(dòng)（Long Term Jitter）；相位抖動(dòng)（Phase Jitter）;單位時(shí)間間隔抖動(dòng)（TIE，Time Interval Error）。

周期抖動(dòng)是時(shí)鐘信號(hào)的實(shí)際周期長度與理想周期長度之間的偏差，測量樣本為數(shù)目不定（隨機(jī)）的一組周期。如果給定一定數(shù)目的單個(gè)時(shí)鐘周期，我們就可以通過測量每個(gè)周期的長度并計(jì)算平均的周期長度，以及這些時(shí)鐘周期的標(biāo)準(zhǔn)差和峰峰值。

相鄰周期抖動(dòng)，根據(jù) JEDEC 標(biāo)準(zhǔn) 65B，是通過一定數(shù)量的相鄰周期隨機(jī)樣本的計(jì)算得出相鄰周期的時(shí)間變化。JEDEC 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步規(guī)定：每個(gè)樣本的大小應(yīng)大于或等于 1,000。相鄰周期抖動(dòng)一般體現(xiàn)為以ps為單位的峰值，用于定義任意兩個(gè)連續(xù)時(shí)鐘上升沿之間的最大偏差。

此類型的抖動(dòng)規(guī)范常用于體現(xiàn)擴(kuò)頻時(shí)鐘的穩(wěn)定性，因?yàn)橹芷诙秳?dòng)對(duì)頻率擴(kuò)展特性更加敏感，而相鄰周期抖動(dòng)則不然。時(shí)間間隔誤差 (TIE) 是指實(shí)際信號(hào)的事件邊沿時(shí)間點(diǎn)相對(duì)于理想信號(hào)的事件邊沿時(shí)間點(diǎn)的時(shí)間偏差。實(shí)際上，TIE 是相位噪聲頻譜在時(shí)域離散信號(hào)序列的表達(dá)，以秒或 ps 為單位。理想信號(hào)通常是信號(hào)處理軟件利用對(duì)實(shí)際信號(hào)周期的平均估算而得到的參考信號(hào)。

為成功地設(shè)計(jì)高速數(shù)字系統(tǒng)，不僅需要理解什么是抖動(dòng)，計(jì)算抖動(dòng)的大小，還需要對(duì)不同的抖動(dòng)分量進(jìn)行隔離和分解，分析造成抖動(dòng)的原因，進(jìn)而避免在高速系統(tǒng)中出現(xiàn)抖動(dòng)造成的系統(tǒng)故障。在了解抖動(dòng)測試前，明智選擇合適的抖動(dòng)測試工具和方法成為整個(gè)抖動(dòng)測試工作的第一步。

目前有幾種抖動(dòng)測試工具可供選擇，誤碼儀（BERT）直接測試系統(tǒng)的誤碼率，但是價(jià)位昂貴，功能單一，不適合設(shè)計(jì)人員和調(diào)試人員；采用時(shí)間間隔分析儀測試抖動(dòng)也存在功能單一，抖動(dòng)分析能力不足的限制。高性能數(shù)字示波器成為當(dāng)前最流行的抖動(dòng)測試工具。示波器采樣系統(tǒng)中定時(shí)元件的穩(wěn)定性直接影響著定時(shí)測量精度。

如果時(shí)基有誤差，那么基于該時(shí)基進(jìn)行的測量會(huì)具有同等或更大的誤差。示波器中的時(shí)基穩(wěn)定性包括參考時(shí)鐘、倍頻器、計(jì)數(shù)器等相關(guān)電路的穩(wěn)定性。當(dāng)通過實(shí)時(shí)采集模式進(jìn)行抖動(dòng)測試時(shí)，由于示波器工作在單次觸發(fā)模式，連續(xù)實(shí)時(shí)采集所有信號(hào)，所以它不受儀器多次觸發(fā)帶來的觸發(fā)抖動(dòng)影響。

另外兩個(gè)誤差源分別是ADC孔徑不確定性和量化誤差。這些誤差可以表現(xiàn)為幅度噪聲和定時(shí)噪聲，具體取決于取樣數(shù)據(jù)使用的方式。很難區(qū)分該誤差的實(shí)際來源，因?yàn)槟?shù)轉(zhuǎn)換的時(shí)間不同。

抖動(dòng)測試時(shí)不僅需要對(duì)示波器整體性能進(jìn)行評(píng)估，例如示波器的帶寬，采樣率，還需要與之匹配的高采樣率下的采集內(nèi)存長度，這樣才能測量從接近DC直流到儀器帶寬的抖動(dòng)，同時(shí)保持各種相位和諧波關(guān)系，對(duì)被測信號(hào)的抖動(dòng)有一個(gè)全面的分析。

時(shí)鐘抖動(dòng)是設(shè)計(jì)中常見的問題，可能對(duì)系統(tǒng)的性能和可靠性產(chǎn)生負(fù)面影響為了減少時(shí)鐘偏差和抖動(dòng)，我們需要選擇高質(zhì)量的時(shí)鐘源，加強(qiáng)時(shí)鐘同步與校準(zhǔn)，降低電磁干擾和噪聲，控制溫度變化，優(yōu)化時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)，以及使用時(shí)鐘補(bǔ)償技術(shù)通過遵循這些設(shè)計(jì)指導(dǎo)原則，可以提高系統(tǒng)的時(shí)鐘準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，確保系統(tǒng)的性能和可靠性。