內建式抖動測量技術（中）
加入技術交流群
《圖九 抖動放大電路之架構圖與時序圖》
周期對周期抖動量即為后一個周期邊緣En+1和前一個周期邊緣En之相位誤差，因此若要實現(xiàn)抖動量放大就必需將En和En+1間之邊緣時間差拉大。在本文中將采用電流對負載充放電之原理來達到抖動放大之功能。我們以圖九來說明其操作原理。
抖動放大電路基本上是由兩組不同電流量之電荷幫浦（Charge Pump；CP）與決策電路（Decision Circuit；DC）所組成，而分別由待測訊號SUT、一個周期延遲后之訊號SUTd與兩者之組合來控制。其最基本的想法為利用不同充電斜率（即充電速度）搭配訊號不同起始點（即轉態(tài)邊緣）之特性，來合成出具有較大抖動量的時脈邊緣。而為了清楚解釋其放大原理，我們將SUT（S）與SUTd（（Sd）依相位關系區(qū)分成四個區(qū)間，然后分別探討在不同區(qū)間內的操作情形。如表一所示。
(表一) 電荷幫浦操作狀態(tài)表
搭配圖九與表一之敘述，從中可以得知在初始狀態(tài)時因SUT與SUTd為低電位，開關皆turn off，所以并無任何電流對負載做充電因此輸出結果（f1、f2）將為低電位（VL）。但若當兩個phase間有抖動存在時，SUT會為高電位而SUTd為低電位。此時f1會以（n+1）倍的電流對負載充電pull up，而f2因S3 turn off所以將保持前一狀態(tài)的低電位。接著經(jīng)過Δτ的時間后，SUTd也pull high，促使S3 turn on、S1 turn off，此時f1和f2將一起以I的速度往高電位移動。但是仔細觀察Region II和Region III之過程，因在Δτ的這段時間里f1先以較快的速度啟動，若Region III在相同充電的斜率條件下（電流量皆為I）其會先到達穩(wěn)態(tài)位準；而接著再經(jīng)過n*Δτ時間后，f2才也會到達此位準。此時從圖九中可以看出f1、f2與所設定的臨界電壓（Vth）有兩個交點，若用兩組決策電路將轉態(tài)點判斷出來即可產(chǎn)生兩組不同相位差的輸出訊號（Out1、Out2）。所以利用上述之條件，我們可以簡單以公式一來表示出輸出與輸入間的關系：
《公式一》
其中fOUT為Out1、Out2間的相位差（放大后之周期對周期抖動量）、fIN為SUT、SUTd間的相位差（放大前之周期對周期抖動量），而A即代表放大倍率。
利用上述概念，本創(chuàng)作即可將時脈訊號之周期對周期抖動量加以放大，來彌補時間-數(shù)位轉換電路的不足。然而單純光靠電流充電能力的行為模式來達成放大目的，會面臨電路操作瓶頸進而導致測試誤差產(chǎn)生，例如放大倍率的非線性或是操作頻率變化等，接下來我們會針對這些效應提出解決之道。
抖動放大電路及Pulse Remover設計的分析
(表二) 符號表示
在抖動放大電路基本設計中，因為是使用電流對負載充放電之速率來達到抖動放大，因此先針對充放電位準以及時間作定義。如表二所示。
圖十(a)中，通常抖動放大電路在低速率操作時，因其抖動量相較于半個周期時間所占的比例較小，因此電荷幫浦輸出（f1、f2）到達高穩(wěn)態(tài)點時間（ts1、ts2）通常會小于負緣轉態(tài)點時間tf。
評論