相位噪声到抖动的转换（下）

上期介绍了如何用Matlab计算相位噪声与抖动之间的转换，这期以具体案例来介绍相位噪声与抖动转换的几种常用工具。相位噪声转换到抖动的基本思想就是对相位噪声曲线进行积分。

换句话说，能实现相位噪声积分的工具都可以拿来进行噪声转换。下面以JitterLab、Excel、Spectre为例说明噪声转换的具体方法。

1. JitterLab积分

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

声时钟，常用作PLL的参考源）为例来说明JitterLab的使用方法。

图1给出了Si5368芯片典型情况下的相位噪声曲线，曲线右上角给出了12kHz~20MHz的RMS Jitter为233.145fs @Carrier=622.08MHz。

Fig1. Si5368芯片的相位噪声曲线

将12k~20MHz的点导入JitterLab（载波频率填622.08MHz），如图2所示：

Fig2. 12k~20MHz 导入JitterLab后的相噪曲线

图3给出了RMS Jitter为231fs ，与Si5368 Spec中给出的一致，说明了JitterLab的准确性。图3 Phase-noiseContribution to Random Phase Jitter曲线表示12kHz~20MHz范围内各频率下的噪声贡献。

Fig3. 12k~20MHz 内JitterLab积分结果

2. Excel积分

用Excel计算Si536812k~20MHz的RMSJitter之前应先用10 ^相位噪声^ ^/10^公式对相位噪声进行处理，得到电压噪声，然后再乘以Δf，再进行求和。图4中D21和D22中的公式分别为：2*(10^(C21/10)) (A22-A21)、2 (10^(C22/10))*(A23-A22)，依次类推，直到D51（红色字体），乘2是转换成双边带。

Fig4. Si5368相噪数据及积分公式

图5 E60中的表达式为（=SUM(D21:D51)），G60中的表达式为（=(SQRT(E60)/6.283185)*(1/622080000)）。Excel得到的RMSJitter为250fs与Si5368的Spec及JitterLab计算结果一致。

Fig5. E60与G60表达式

计算公式：

3. Spectre积分

Spectre计算Jitter的方法与Excel类似，都是采用第2节最后给出的Timing Jitter公式。仿真得到相位噪声通过dBc2V2=（10**（rfOutputNoise(“dBc/Hz”?result “pnoise”) / 10））公式将相位噪声转换成电压噪声（dBc/Hz到V ^2^ /Hz的转换）。得到电压噪声后用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为积分区间。同理可得到：P2P_Jitter_Per_UI=((sqrt(integ(((getData(“out”?result “noise”)**2) * 2) 10 100000000 “ ”)) / 6.283185) *14)。

**4. **补充说明

1）以PLL为例计算输出时钟的RMSJitter步骤可分解为：①用veriloga或matlab建立PLL包含各模块噪声的行为级模型；②将相位噪声和电流噪声转换成电压噪声；③将各模块的电压噪声代入对应输入节点，然后进行noise仿真，得到时钟上的的RJ。

2）一般而言VCO和CP占噪声源的主导，但不要忽略refclk时钟上的噪声，因为refclk往往由外部芯片产生，噪声性能并不是很好（如Si5368），此外refclk上的噪声到输出端会放大N倍，N为反馈分频器的分频比，如果N很大，即使refclk上的噪声较好也不可忽略。

3）PLL的分类，环路稳定性、噪声建模，设计注意事项，片上电感的设计及仿真方法等专题会陆续展开。