抖動(dòng)（Jitter）是數(shù)字信號(hào)，尤其是高速的數(shù)字信號(hào)的一個(gè)非常關(guān)鍵的概念。如下圖所示，抖動(dòng)反映的是數(shù)字信號(hào)偏離其理想位置的時(shí)間偏差。

抖動(dòng)這個(gè)概念說起來人人都知道，但實(shí)際上仔細(xì)研究起來是非常復(fù)雜的。

關(guān)于抖動(dòng)概念的理解有以下幾個(gè)需要注意的方面：抖動(dòng)的頻率范圍：抖動(dòng)實(shí)際上是時(shí)間上的噪聲，其時(shí)間偏差的變化頻率可能比較快也可能比較慢。通常把變化頻率超過10Hz以上的抖動(dòng)成分稱為jitter，而變化頻率低于10Hz的抖動(dòng)成分稱為wander（漂移）。Wander反映出的主要是時(shí)鐘源隨著時(shí)間、溫度等的緩慢變化，影響的是時(shí)鐘或定時(shí)信號(hào)的絕對(duì)精度。在通信或者信號(hào)傳輸中，由于收發(fā)雙方都會(huì)采用一定的時(shí)鐘架構(gòu)來進(jìn)行時(shí)鐘的分配和同步，緩慢的時(shí)鐘漂移很容易被跟蹤上或補(bǔ)償?shù)簦虼藈ander對(duì)于數(shù)字電路傳輸?shù)恼`碼率影響不大，高速數(shù)字電路測量中關(guān)心的主要是高頻的jitter。理想的跳變位置：抖動(dòng)是個(gè)相對(duì)的時(shí)間量，怎么確定信號(hào)的理想的跳變位置對(duì)于抖動(dòng)的測量結(jié)果有很關(guān)鍵的影響。對(duì)于時(shí)鐘信號(hào)的測量，我們通常關(guān)心的是時(shí)鐘信號(hào)是否精確地等間隔，因此這個(gè)理想位置通常是從被測信號(hào)里提取的一個(gè)等周期分布時(shí)鐘的跳變沿；而對(duì)于數(shù)據(jù)信號(hào)的測量，我們關(guān)心的是這個(gè)信號(hào)相對(duì)于其時(shí)鐘的位置跳變，因此這個(gè)理想跳變位置就是其時(shí)鐘有效沿的跳變位置。對(duì)于很多采用嵌入式時(shí)鐘的高速數(shù)字電路來說，由于沒有專門的時(shí)鐘傳輸通道，情況要更復(fù)雜一些，這時(shí)的理想跳變位置通常是指用一個(gè)特定的時(shí)鐘恢復(fù)電路（可能是硬件的也可能是軟件的）從數(shù)據(jù)里恢復(fù)出的時(shí)鐘的有效跳變沿。時(shí)間偏差的衡量方法：由于信號(hào)邊沿的時(shí)間偏差可能是由于各種因素造成的，有隨機(jī)的噪聲，還有確定性的干擾。所以對(duì)這個(gè)時(shí)間偏差通常不是一個(gè)恒定值，而是有一定的統(tǒng)計(jì)分布，在不同的應(yīng)用場合這個(gè)測量的結(jié)果可能是用有效值（RMS）衡量，也可能使用峰峰值（peak-peak）衡量，更復(fù)雜的場合還會(huì)對(duì)這個(gè)時(shí)間偏差的各個(gè)成分進(jìn)行分解和估計(jì)。因此抖動(dòng)的精確測量需要大量的樣本以及復(fù)雜的算法。

抖動(dòng)的衡量方法當(dāng)要對(duì)進(jìn)行抖動(dòng)進(jìn)行衡量和測量時(shí)，需要特別注意的是，即使對(duì)于同一個(gè)信號(hào)，如果用不同的方法去進(jìn)行衡量，得到的抖動(dòng)測量結(jié)果也可能是不一樣，下面是幾種常用的抖動(dòng)測量項(xiàng)目。周期抖動(dòng)（Period jitter）：對(duì)于時(shí)鐘信號(hào)，我們最關(guān)心的是其周期是否是等間隔。理想的時(shí)鐘應(yīng)該每個(gè)周期長度都是一樣的，但如果信號(hào)有抖動(dòng)其周期就可能會(huì)有變化。因此通過直接對(duì)時(shí)鐘信號(hào)的多個(gè)周期進(jìn)行測量和統(tǒng)計(jì)，就可以得到信號(hào)周期的平均值、峰峰值、RMS值等。下圖是對(duì)一個(gè)帶抖動(dòng)的50MHz的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行周期抖動(dòng)測量的結(jié)果，雖然從原始的時(shí)域波形上人眼很難觀察到信號(hào)中的細(xì)微的抖動(dòng)，但是借助于相應(yīng)的抖動(dòng)分析軟件，我們可以觀察到信號(hào)周期隨時(shí)間的變化曲線，以及信號(hào)周期的最大值、最小值、周期變化的峰峰值、周期變化的方差等。

周期到周期抖動(dòng)（Cycle to Cycle jitter）：前面所述的周期抖動(dòng)可以反映出時(shí)鐘信號(hào)周期的變化范圍，但反映不出時(shí)鐘信號(hào)周期變化的快慢。對(duì)于很多同步的數(shù)字邏輯電路，如果時(shí)鐘信號(hào)的周期變化是非常緩慢的，即使周期的變化范圍非常大也不會(huì)產(chǎn)生故障，但是如果周期的變化是很快的，就有可能造成電路的故障。為了衡量時(shí)鐘信號(hào)相鄰周期的變化快慢，有時(shí)會(huì)用“周期到周期抖動(dòng)”進(jìn)行衡量。“周期到周期抖動(dòng)”是對(duì)時(shí)鐘信號(hào)相鄰的兩個(gè)周期相減。如果一段波形捕獲了1000個(gè)周期，就可以得到999個(gè)“周期到周期抖動(dòng)”的測量結(jié)果。對(duì)這些測量結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)也可以得到其平均值、峰峰值、RMS值等。有些特殊的應(yīng)用（比如針對(duì)DDR2/3的時(shí)鐘信號(hào)）還定義了N-cycle jitter，即相鄰N個(gè)時(shí)鐘周期的抖動(dòng)變化。下圖是對(duì)同一個(gè)50MHz的時(shí)鐘波形進(jìn)行Cycle-Cycle抖動(dòng)測量和統(tǒng)計(jì)的結(jié)果。

時(shí)間間隔誤差抖動(dòng)（Time Interval Error）：所謂時(shí)間間隔誤差，是指被測信號(hào)邊沿相對(duì)于其參考時(shí)鐘有效邊沿的抖動(dòng)。這個(gè)參考時(shí)鐘可以是一個(gè)特定的時(shí)鐘信號(hào)，也可以是從信號(hào)里恢復(fù)出的時(shí)鐘。對(duì)于很多高速的串行數(shù)字信號(hào)來說，由于不象時(shí)鐘信號(hào)那樣有固定的周期，無法進(jìn)行周期抖動(dòng)的測量，因此大量使用的就是TIE抖動(dòng)的測量方法。但是要注意的是時(shí)間間隔誤差是一個(gè)相對(duì)的測量，怎么選擇參考時(shí)鐘以及如何進(jìn)行時(shí)鐘恢復(fù)都會(huì)影響到TIE抖動(dòng)的測量結(jié)果，對(duì)于TIE抖動(dòng)的測量要特別注意這一點(diǎn)。下圖是對(duì)同一個(gè)50MHz的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行TIE抖動(dòng)的分析和統(tǒng)計(jì)結(jié)果，使用的是用最小方差法從信號(hào)里提取的一個(gè)恒定時(shí)鐘做為參考時(shí)鐘。

從前面舉的例子可以看到，對(duì)于同一個(gè)信號(hào)，用不同的方式進(jìn)行測量和衡量，得到的結(jié)果可能是不一樣的。下圖是另一個(gè)例子，對(duì)于同一個(gè)帶抖動(dòng)的時(shí)鐘信號(hào)，對(duì)其進(jìn)行周期抖動(dòng)測量、周期到周期抖動(dòng)測量以及時(shí)間間隔誤差抖動(dòng)測量，得到的結(jié)果可能是不一樣的。因此，對(duì)于一個(gè)信號(hào)進(jìn)行抖動(dòng)測量之前需要先明確關(guān)注的抖動(dòng)類型，否則測量結(jié)果的物理含義是不明確的。

對(duì)于更復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)來說，人們除了關(guān)心其抖動(dòng)的RMS值以及峰峰值以外，還會(huì)關(guān)心該抖動(dòng)的不同組成成分，因?yàn)椴煌煞值亩秳?dòng)對(duì)于電路的影響是不一樣的，相應(yīng)的應(yīng)對(duì)手段也不一樣。比如很多高速總線都會(huì)對(duì)高速數(shù)字信號(hào)的隨機(jī)抖動(dòng)成分（Random Jitter）、周期性抖動(dòng)（Periodic Jitter）、ISI抖動(dòng)（Inter-Symbol Interference jitter）等進(jìn)行進(jìn)一步的分解和研究。抖動(dòng)是數(shù)字信號(hào)，特別是高速數(shù)字信號(hào)非常重要的一個(gè)概念，越是高速的信號(hào)，其比特周期越短，對(duì)于抖動(dòng)的要求就越嚴(yán)格。抖動(dòng)是個(gè)非常復(fù)雜的問題，后面我們有時(shí)間會(huì)專門詳細(xì)講解抖動(dòng)的概念和測量方法。