上期介紹了如何用Matlab計(jì)算相位噪聲與抖動(dòng)之間的轉(zhuǎn)換，這期以具體案例來介紹相位噪聲與抖動(dòng)轉(zhuǎn)換的幾種常用工具。相位噪聲轉(zhuǎn)換到抖動(dòng)的基本思想就是對(duì)相位噪聲曲線進(jìn)行積分。

換句話說，能實(shí)現(xiàn)相位噪聲積分的工具都可以拿來進(jìn)行噪聲轉(zhuǎn)換。下面以JitterLab、Excel、Spectre為例說明噪聲轉(zhuǎn)換的具體方法。

1. JitterLab積分

以SILICON LABS公司的Si5368芯片（該芯片可提供2kHz~945MHz的低噪

聲時(shí)鐘，常用作PLL的參考源）為例來說明JitterLab的使用方法。

圖1給出了Si5368芯片典型情況下的相位噪聲曲線，曲線右上角給出了12kHz~20MHz的RMS Jitter為233.145fs @Carrier=622.08MHz。

Fig1. Si5368芯片的相位噪聲曲線

將12k~20MHz的點(diǎn)導(dǎo)入JitterLab（載波頻率填622.08MHz），如圖2所示：

Fig2. 12k~20MHz 導(dǎo)入JitterLab后的相噪曲線

圖3給出了RMS Jitter為231fs ，與Si5368 Spec中給出的一致，說明了JitterLab的準(zhǔn)確性。圖3 Phase-noiseContribution to Random Phase Jitter曲線表示12kHz~20MHz范圍內(nèi)各頻率下的噪聲貢獻(xiàn)。

Fig3. 12k~20MHz 內(nèi)JitterLab積分結(jié)果

2. Excel積分

用Excel計(jì)算Si536812k~20MHz的RMSJitter之前應(yīng)先用10 ^相位噪聲^ ^/10^公式對(duì)相位噪聲進(jìn)行處理，得到電壓噪聲，然后再乘以Δf，再進(jìn)行求和。圖4中D21和D22中的公式分別為：2*(10^(C21/10)) (A22-A21)、2 (10^(C22/10))*(A23-A22)，依次類推，直到D51（紅色字體），乘2是轉(zhuǎn)換成雙邊帶。

Fig4. Si5368相噪數(shù)據(jù)及積分公式

圖5 E60中的表達(dá)式為（=SUM(D21:D51)），G60中的表達(dá)式為（=(SQRT(E60)/6.283185)*(1/622080000)）。Excel得到的RMSJitter為250fs與Si5368的Spec及JitterLab計(jì)算結(jié)果一致。

Fig5. E60與G60表達(dá)式

計(jì)算公式：

3. Spectre積分

Spectre計(jì)算Jitter的方法與Excel類似，都是采用第2節(jié)最后給出的Timing Jitter公式。仿真得到相位噪聲通過dBc2V2=（10**（rfOutputNoise(“dBc/Hz”?result “pnoise”) / 10））公式將相位噪聲轉(zhuǎn)換成電壓噪聲（dBc/Hz到V ^2^ /Hz的轉(zhuǎn)換）。得到電壓噪聲后用Rms_Jitter_Per_UI=(sqrt(integ(((getData(“out”?result “noise”)**2) * 2) 10 100000000 “ ”)) / 6.283185)公式得到每UI的RMSJitter，其中10100000000為積分區(qū)間。同理可得到：P2P_Jitter_Per_UI=((sqrt(integ(((getData(“out”?result “noise”)**2) * 2) 10 100000000 “ ”)) / 6.283185) *14)。

**4. **補(bǔ)充說明

1）以PLL為例計(jì)算輸出時(shí)鐘的RMSJitter步驟可分解為：①用veriloga或matlab建立PLL包含各模塊噪聲的行為級(jí)模型；②將相位噪聲和電流噪聲轉(zhuǎn)換成電壓噪聲；③將各模塊的電壓噪聲代入對(duì)應(yīng)輸入節(jié)點(diǎn)，然后進(jìn)行noise仿真，得到時(shí)鐘上的的RJ。

2）一般而言VCO和CP占噪聲源的主導(dǎo)，但不要忽略refclk時(shí)鐘上的噪聲，因?yàn)閞efclk往往由外部芯片產(chǎn)生，噪聲性能并不是很好（如Si5368），此外refclk上的噪聲到輸出端會(huì)放大N倍，N為反饋分頻器的分頻比，如果N很大，即使refclk上的噪聲較好也不可忽略。

3）PLL的分類，環(huán)路穩(wěn)定性、噪聲建模，設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)，片上電感的設(shè)計(jì)及仿真方法等專題會(huì)陸續(xù)展開。