随机噪声对时序抖动的影响—理论与实践

结束语

实验数据和计算数据之间的一致性证明了三种主要噪声源和时序抖动之间的关系。高速系统的设计人员可以利用公式9、22和23把噪声转化成时序抖动。

附录：计算RMS噪声电压
如果已知某种电子器件的一项或几项常规噪声规格，那么可以通过多种方法来确定它的总RMS噪声电压。表1列出了一些元件制造商们通常提供的噪声指标。

Component	Noise Specification	Unit
Amplifier	Residual noise-floor power density	dBm/Hz
	Noise figure	dB
	Input referred noise density	nV/Hz
Oscillator	Phase noise floor	dBc/Hz

如果给定了噪声密度，就可以通过在有效带宽上对噪声密度进行积分来估算总RMS噪声，公式如下：

系统的典型负载阻抗Z_O为50，P_RMS为RMS噪声功率，BW为带宽，NOISE-FLOOR是以dBm/Hz为单位的噪声底密度。例如，一个放大器的带宽为10GHz，输出噪声密度为-150dBm/Hz，则它产生的总RMS噪声电压为707μV_RMS:

噪声系数(NF)常用于描述低噪声放大器和功率放大器噪声性能。可以从噪声系数推导出噪声底密度，方法是把它与50电阻的热噪声相加，再加上系统增益，公式如下：

例如，一个噪声系数为10dB、小信号增益为20dB的放大器的噪声底密度为-144dBm/Hz。

已知噪声密度，就可以推出总噪声电压。

另一方面，运算放大器噪声特性的表现形式通常是输入参考噪声，单位为nV/Hz。假定噪声电流可忽略，信号源阻抗远小于放大器输入阻抗，那么总RMS噪声可通过下面公式计算：

例如：一个输入噪声密度为8nV/Hz、小信号增益为20dB、带宽为1GHz的放大器产生的噪声电压为800μV_RMS：

振荡器的相位噪声的单位通常为dBc/Hz。dBc单位表示输出噪声对期望信号功率的归一化。下面的公式可用于计算总RMS噪声电压：

其中P_SIG为振荡器的输出功率。例如，某个振荡器在50产生的功率为10dBm，输出相位噪声底为-150dBc/Hz、有效带宽为100MHz, 则输出噪声电压为224mV_RMS:

参考文献

1. Ali Hajimiri et. al., "Jitter and Phase Noise in Ring Oscillators," IEEE Journal of Solid-State Circuits, Vol. 34, No. 6, pp. 790-804.
2. Boris Drakhlis, "Calculate Oscillator Jitter By Using Phase-Noise Analysis," Microwaves RF, Jan. 2001 pp. 82-90 and p. 157.
3. W. F. Egan, Frequency Synthesis by Phase Lock. New York: Wilen, 1981.
4. Enrico Rubiola et. al., "The ±45° Correlation Interferometer as a Means to Measure Phase Noise of Parametric Origin" IEEE Transactions On Instrumentation and Measurement, Vol. 52, No. 1, pp. 182-188.