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频率PPM和输出时钟周期抖动

差异表格

对比维度 周期抖动（Period Jitter） 频率精度（ppm）
物理含义 单个时钟周期相对于理想周期的瞬时偏差 输出频率相对于标称频率的长期平均偏差
反映特性 短期稳定性（随机性、噪声） 长期稳定性（系统性偏移，如温漂、老化）
单位 时间单位：ps（皮秒） 或 fs（飞秒）
（常以 RMS 或 pk-pk 表示）		 无量纲单位：ppm（百万分之一）
数学表达 $J_{\text{period}} = T_i - T_0$
（ $T_i$ ：实测第 i 个周期， $T_0$ ：理想周期）		 $\text{ppm} = \frac{f_{\text{actual}} - f_{\text{nominal}}}{f_{\text{nominal}}} \times 10^6$
典型来源 电源噪声、热噪声、PLL 相位噪声、EMI 晶体温漂、老化、负载变化、参考源精度
主要影响 高速数字时序违例、ADC SNR 下降、SerDes BER 恶化 通信失步、缓冲区溢出、多设备频率不同步
推荐测量仪器 高带宽实时示波器（≥5× 信号频率）
或 相位噪声分析仪		 频率计（Frequency Counter）
测量原理 捕获多个连续周期，统计每个周期长度的波动 在精确闸门时间（如 1 秒）内对边沿计数，计算平均频率
是否受平均效应抑制 否（反映瞬时波动） 是（长时间平均后随机抖动被滤除）
规格书常见标注 “Period Jitter: 70 ps pk-pk” “Frequency Stability: ±20 ppm over –40°C to +85°C”
典型值举例 Si5351A：~70 ps pk-pk
高端 PLL：50–200 fs RMS		 普通 XO：±50 ppm
TCXO：±0.5 ppm
OCXO：±0.01 ppm

输出时钟抖动

  1. 输出时钟周期抖动
    • 理想周期长度(固定值)-测量的偏离最大周期
  2. 输出时钟相邻周期抖动
    • 测量的最大周期-测量的最小周期 注：只考虑相邻的两个周期

输出时钟相位抖动

相位抖动(取最大值) = 理想时钟周期的边沿时刻 - 对应时刻的时钟上升沿测量值

需求：OCP要求50Mhz 100PPM

  • 考虑到50M目前手册均无数据，结合100Mhz参考评估

100Mhz

  1. 100 MHz 时钟的理想周期：T = 10ns
  2. 100 ppm频率容差: 100/1,000,000 = 0.0001
  3. 对应周期偏差：ΔT = 10ns*0.0001 = 1ps
  4. 100 ppm = 0.0001 UI
参数 值
时钟频率 100 MHz
频率容差 100 ppm
等效输出周期抖动 1 ps p-p
1UI(一个单元间隔) T = 10ns
### 50Mhz
1. 50 MHz 时钟的理想周期：T = 20ns
2. 100 ppm频率容差: 100/1,000,000 = 0.0001
3. 对应周期偏差：ΔT = 20ns*0.0001 = 2ps
4. 100 ppm = 0.0001 UI
参数 值
时钟频率 50 MHz
频率容差 100 ppm
等效输出周期抖动 2 ps p-p
1UI(一个单元间隔) T = 20ns
## 安路EF3/EF5 PLL输出时钟周期抖动规格
* 输出采样 10,000 次测量得到

EF3 输出时钟周期抖动

EF5 输出时钟周期抖动

Lattice XO3 PLL输出时钟周期抖动规格

  • 输出采样 10,000 次测量得到

XO3 输出周期抖动

100Mhz

  1. 100 MHz 时钟的理想周期：T = 10ns
  2. 输出时钟周期抖动(0.007UIPP): 10ns*0.007=70ps

50Mhz

  1. 50 MHz 时钟的理想周期：T = 20ns
  2. 输出时钟周期抖动(0.007UIPP): 20ns*0.007=140ps

国产扬兴50Mhz晶振ppm

国产扬兴50Mhz有源晶振ppm

专业外置PLL芯片 Si5351

Si5351输出时钟周期抖动