抖动基础知识：抖动源、类型和特征
应用指南
抖动的定义是“信号的各个有效瞬时对其当时的理想位置的短期性偏离。”简单来说，抖动是指相对于其应当发生跳变的时间，信号实际跳变时有多长时间的提前或延迟。对于数字信号而言，这个有效瞬时就是信号的跳变点（或交叉点）。这取决于时间参考是来自于采样数据，还是由外部提供。如果抖动发生在采样点跳变阈值的“错误位置”，并且导致接收电路“错解”了该比特位发射时的真实情况，那么就会出现传输误差。图 1 就是对这种情形的描述。
正如本文所述，工程师如能了解抖动的类型及成因，熟悉器件特性和各类测量优势，便可轻松地确认抖动的根源，从而有效地消除抖动对电路和产品的影响。
抖动源
信号上的抖动会因各种原因而呈现出不同的特点。因此，对抖动源进行分类至关重要。下面列出了容易引起抖动的主要情形：
系统情况
这是数字系统本身在模拟环境下的特性对信号造成的影响。与系统相关的抖动源包括：
- 辐射信号或传导信号之间的串扰
- 散射效应
- 阻抗失配
数据相关现象
传输数据的码型或其他特性会对到达接收机位置的净抖动（net jitter）造成影响。与数据相关的
抖动源包括：
- 码间干扰
- 占空比失真
- 伪随机、比特序列周期性
随机噪声现象
这里指的是，系统中随机引入的噪声会导致抖动现象的发生。此类抖动源包括：
- 热噪声 — 即 kTB 噪声。它与导体中的电子流紧密相关，并且会随着带宽、温度和噪声电阻的增加而增加。
- 散粒噪声 — 半导体中的电子噪声和孔噪声（hole noise），此类噪声的幅度取决于偏置电流和测量带宽。
- “粉红”噪声 — 频谱与 1/f 相关的噪声
上述现象在所有的半导体和元器件中都会发生，因此在锁相环设计、振荡器的拓扑结构和设计及晶体材料性能测试时都会遇到。
有界和无界抖动
抖动源通常分为两类：“有界”和“无界”。有界抖动源会在可识别的时间间隔内达到最大和最小的相位偏差值。这类抖动也叫“确定性抖动”；它们是由系统和与数据相关的（前述的第一组和第二组）抖动源而引发的。无界抖动源在任何时间间隔内都不会出现最大或最小的相位偏差，而且至少理论上，它们的抖动幅度会趋于无穷大。这类抖动也会被归类为“随机抖动”。它们会因为随机噪声源（上述第三组抖动源）而引发。信号的总体抖动可以用相位误差函数 φj (t) 来表示。它是“确定性抖动分量”和“随机抖动分量”的总和，这二者都会影响信号质量由于我们是假设随机抖动呈现高斯分布，并用高斯分布的平均值和标准方差来定义随机抖动。若要确定随机噪声源产生的抖动，必须确定和评估代表这种随机抖动的高斯函数和它的标准方差。
抖动眼图
眼图对抖动进行了最基本、最直观的视图显示。它是把捕获到的波形当中的所有比特周期相互叠加之后，所得到的复合视图。换言之，就是把周期 2 到周期 3 的波形轨迹叠加在周期 1 到周期2 的轨迹之上；并且以此类推，对所有的比特周期进行叠加。图 2 是一个理想的眼图，交叉点左右两边的跳变都非常平滑、对称。中间大大张开的“眼睛”就是对每个比特位进行采样的理想位置（“x”标记处）。如果把采样波形的高值或低值设置在
这个采样点上，就会使出现比特误码的可能性降到最低。
抖动的其他查看方式
简要介绍过抖动之后，我们再了解一些其他测量和查看抖动的方式。抖动会对系统或器件造成不良影响；每种测量方式对于深入了解抖动属性，都有其各自的优势。如能站在全局高度对这些要点加以“整合”，我们就可以透彻地了解抖动，轻松找到抖动根源，并且灵活地选择减少或消除抖动的方式。
直方图
直方图是对数值数据分布情况的图形表示；这里选定的参数通常是时间或幅度（在 X 轴上显示）和发生频率（在 Y 轴上显示）。直方图拥有比眼图更深一层的洞见力，它对于了解电路和执行故障诊断非常有用。此外，在数字总线标准中所要求的抖动分离例程中，直方图（尤其是 TIE 直方图）都是必不可少的基本数据集。在进行故障诊断时，上升时间、下降时间、周期和占空比等波形参数，均可用直方图表示。这些直方图可以清楚地显示出多模性能分布等条件。然后，这些条件可被用来与传输模式等电路条件相关联。
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