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本站的圖分兩種:(a) 我們用 Python 生成的圖(全部是教學用 toy/conceptual model, 非 transistor-level),與 (b) 我們引用的論文 PDF 內的圖。這頁把每一張都建檔, 讓你能從圖反查到「哪個 script、哪個 function、什麼參數、背後是哪條公式、出自哪篇論文」。

怎麼讀這張表

  • Toy? = 是否為教學用簡化模型(非 transistor-level)。
  • Redrawn? = 是否直接從論文 figure 重畫(本站生成圖一律重新模擬而非描圖,故多為 No)。
  • Verify? = manual_verification_needed,標 ⚠️ 者其常數/對照仍需人工確認。
  • 一鍵重跑全部:python scripts/run_all_sims.py(輸出到 static/figures/)。 資料取自 extracted/extracted_figures.json

(a) 生成圖(14 張)

FigureGenerated By (script / function)Formula Behind ItSourceTeaching MessageToy?Redrawn?Verify?
limit_cycle_phase_amplitude.pngsimulations/lab_01_sinusoidal_oscillator.py / fig_limit_cycle(params: f0=1.0, fs=4000, mu=0.6, start=(1.7,0)2-D state model z˙=ω0R(z)+μ(1r2)z\dot z=\omega_0 R(z)+\mu(1-r^2)z;切向=相位、徑向=振幅[P1] Fig. 4(c)(limit cycle、peak vs ZC 注入)相位=切向(持續)、振幅=徑向(被拉回)YesNoNo
waveform_with_impulse_markers.pnglab_01_sinusoidal_oscillator.py / fig_impulse_markersf0=1.0, amp=1.0V(t)=cos(2πf0t)V(t)=\cos(2\pi f_0 t);peak 處 Γ0\Gamma\approx0、ZC 處 Γ\vert \Gamma\vert 最大[P1] Fig. 4(a),(b)同一顆 impulse、注入相位不同 → 效果不同(LTV)YesNoNo
lc_waveform_and_isf.pnglab_02_lc_toy_model.py / mainf0=1.0, fs=8000, mu=0.3, dq/qmax∈[-0.05,0.05]ΓLC(θ)=sinθ\Gamma_{LC}(\theta)=-\sin\thetaΔϕ=ΓΔq/qmax\Delta\phi=\Gamma\,\Delta q/q_{max}[P1] Figs. 4,6,7(a);Eqs (10),(11)LC 的 ISF;ΔϕΔq\Delta\phi\propto\Delta q;ZC 注入 = 純相位跳YesNoNo
ring_oscillator_timing_noise_accumulation.pnglab_03_ring_toy_model.py / fig_accumulationf0=5e9, sigma_edge=50 fs, max_lag_periods=500, n_trials=2000edge time 隨機漫步 → σΔt=σedgeΔN\sigma_{\Delta t}=\sigma_{edge}\sqrt{\Delta N}[P2] Eq.(8),累積 jitter累積 jitter 是隨機漫步,Δt\propto\sqrt{\Delta t}YesNoNo
lc_vs_ring_isf_comparison.pnglab_03_ring_toy_model.py / fig_lc_vs_ring_isflc=-sin, ring_N=[5,15]ΓLC=sin\Gamma_{LC}=-\sin vs ring triangular(peak 1/N\sim1/\sqrt{N});Γrms\Gamma_{rms} scaling[P1] Fig. 7;[P2] Fig. 8(Γrms\Gamma_{rms} vs NNring 敏感度集中在 transition;NN\uparrowΓrms\Gamma_{rms}\downarrowYesNoNo
sinusoidal_impulse_phase_sweep.pnglab_04_impulse_sweep.py / fig_isf_sweepf0=1.0, fs=8000, dq/qmax=1e-3, n_points=48, mu=0.3Δϕ(θ)=sinθΔq/qmax\Delta\phi(\theta)=-\sin\theta\cdot\Delta q/q_{max}[P1] Eqs (10),(11);Fig. 4相位敏感度隨注入相位 θ\theta 變化YesNoNo
isf_impulse_sweep_sinusoidal.pnglab_04_impulse_sweep.py / fig_isf_sweep(同上參數)numeric Γ=Δϕ/(Δq/qmax)\Gamma=\Delta\phi/(\Delta q/q_{max}) vs 解析 sinθ-\sin\theta(max err ~0.001)validation of [P1] ISF 定義數值法萃取 ISF,與理論 sin-\sin 幾乎吻合YesNoNo
lti_vs_ltv_impulse_response.pnglab_04_impulse_sweep.py / fig_lti_vs_ltvf0=1.0LTI h(tτ)h(t-\tau) vs LTV hϕ(t,τ)=Γ(ω0τ)qmaxu(tτ)h_\phi(t,\tau)=\frac{\Gamma(\omega_0\tau)}{q_{max}}u(t-\tau)[P1] Sec. III(LTV 本質);Fig. 3LTV:階高隨注入相位 τ\tau 改變YesNoNo
isf_fourier_reconstruction.pnglab_05_fourier_isf.py / fig_reconstruction(ISF=-sin+0.35 sin2+0.18 cos3+0.25, N=[1,2,4]Γ(θ)=a02+(ancos+bnsin)\Gamma(\theta)=\frac{a_0}{2}+\sum(a_n\cos+b_n\sin)(Eq.12)[P1] Eq.(12)諧波取越多,重建越逼近原 ISFYesNoNo
isf_fourier_coefficients.pnglab_05_fourier_isf.py / fig_coefficientsn_harmonics=8cn=an2+bn2c_n=\sqrt{a_n^2+b_n^2};Parseval cn2=2Γrms2\sum c_n^2=2\Gamma_{rms}^2(Eq.20)[P1] Eqs (12),(20)係數頻譜;驗證 cn2=2Γrms2\sum c_n^2=2\Gamma_{rms}^2YesNoNo
symmetric_vs_asymmetric_isf_c0.pnglab_05_fourier_isf.py / fig_symmetric_vs_asymmetric(sym=cos(θ), c0=0;asym=cos(θ)+0.4, c0=0.8c0c_0(ISF 的 DC)控制 1/f1/f 上轉(Eq.24)[P1] Eq.(24);[P2] 對稱性結果只有 c00c_0\neq0 才把 1/f1/f 上轉成 1/f31/f^3YesNoNo
white_noise_phase_noise_psd.pnglab_06_white_noise_phase_noise.py / mainf0=1.0, fs=256, n=1048576, q_max=1.0, S_i=1e-4, ISF=-sinSϕ(f)=Γrms2Si/(qmax2(2πf)2)S_\phi(f)=\Gamma_{rms}^2 S_i/(q_{max}^2(2\pi f)^2)20-20 dB/dec[P1] Eq.(21)(lab 內含 factor-of-2 SSB 註記)白噪 → 1/f21/f^2 相位雜訊;模擬與理論吻合YesNoNo
flicker_upconversion_symmetric_vs_asymmetric.pnglab_07_flicker_noise.py / mainf0=1.0, fs=256, n=1048576, sym=cos, asym=cos+0.5, k_flicker=1e-4close-in Sϕ(c0/2)2Sflicker/(2πf)21/f3S_\phi\sim(c_0/2)^2 S_{flicker}/(2\pi f)^2\to1/f^3;對稱抑制之[P1] Eqs (23),(24);[P2] 對稱性波形對稱性決定 close-in 1/f31/f^3 大小YesNoNo
phase_noise_to_jitter_integration.pnglab_08_jitter_integration.py / mainf0=5e9, L(1MHz)=-100 dBc/Hz, integrate 1-100 MHz, slope 1/f^2σt=12πf02L(f)df\sigma_t=\frac{1}{2\pi f_0}\sqrt{\int 2\mathcal{L}(f)\,df}1/f21/f^2 解析閉式標準 jitter 積分;SerDes 實務L(f)\mathcal{L}(f)\to rms jitter;5 GHz、100-100 dBc/Hz → ~448 fsNoNoNo

唯一非 toy 的生成圖phase_noise_to_jitter_integration.png:它做的是標準 jitter 積分(從 L(f)\mathcal{L}(f) 積到 σt\sigma_t),數學上是精確的閉式對照, 不依賴任何簡化的振盪器模型,所以 toy_model=false。其餘 13 張都是教學用 toy/conceptual model。

(b) 引用的 PDF 圖

下列圖不由本站生成,是直接引用論文 PDF 內的圖(取自 extracted/extracted_figures.jsonsource_pdf_figures_referenced)。我們在對應教學頁 描述其內容並標頁碼,不重畫、不轉貼。

FigureSourcePageTeaching MessageVerify?
Fig. 4[P1] general.pdf182peak vs ZC 注入在 state space 的不同效果(相位/振幅分配);對應 lab_01/02 的概念重現No
Fig. 6[P1]182Colpitts LC 與 5 級 ring 的「Δϕ\Delta\phiΔq\Delta q 小電荷線性」;佐證 impulse→phase 線性假設,lab_02(b) 重現No
Fig. 7[P1]183(a) LC、(b) ring 的波形與 ISF 形狀;lc_vs_ring_isf_comparison.png 的依據No
Fig. 8[P1]183nω0n\omega_0 附近 noise 被降頻搬到 carrier 形成 sideband(傅立葉降頻圖)No
Fig. 12[P1]185i2/f\overline{i^2}/f 的 PSD 與 SSB L(Δf)\mathcal{L}(\Delta f),顯示 1/f31/f^31/f21/f^2、noise floor 三段並定義 1/f31/f^3 cornerNo
Fig. 8[P2] jitter_ring.pdf794單端 ring 的 Γrms\Gamma_{rms} 隨級數 NN 變化;實線為 [P2] Eq.(16) 於 η=0.75\eta=0.75 時的 4/N1.54/N^{1.5},即 ΓrmsN3/2\Gamma_{rms}\propto N^{-3/2} 的證據No
Fig. 17[P2]802ring phase noise 對對稱(控制)電壓的關係,最小值在對稱點;支持「對稱 → 壓 1/f1/f 上轉」設計法則No
Fig. 18[P2]803附錄 B 的非對稱三角 ring ISF 模型(正/負 lobe 寬度不同);asymmetry_corner.png(lab_33)逐式數值核對 Eqs.(52)–(57) 的依據No
Fig. 5[P4] BHongGenTheor-II…2126理想 LC 的 ISF 與 APF、振幅衰減函數及兩者正交關係;phase_vs_amplitude_noise 用它說明「為何振幅 noise 衰減」No
Fig. 19[P3]212017 級單端 ring 用「匹配注入波形」相對同功率正弦注入的鎖定範圍增益(約 2 倍);optimal_injection_lock_range.png(lab_39)數值重現此結果No

註:[P1] 的 Fig. 11(noise→phase 全景)也在教學頁被概念引用,但未列入 source_pdf_figures_referenced 的精確清單;若要逐頁對照請見 paper_001 deep dive。 [P3] Fig. 19(p.2120)、[P2] Fig. 18(p.803)是 Wave-G 新增 lab(lab_33、lab_39)才引用到的圖, 隨本次盤點一併補上;[P5] 的圖仍未被本站引用(與 ISF 無關)。

每張生成圖在哪些頁用到

方便反查(取自各圖的 used_in):

Figure用在哪些頁
limit_cycle_phase_amplitude.pngoscillator_phase
waveform_with_impulse_markers.pngoscillator_phaselti_vs_ltv
lc_waveform_and_isf.pnglab_02isf_definition
ring_oscillator_timing_noise_accumulation.pnglab_03lc_vs_ring
lc_vs_ring_isf_comparison.pnglc_vs_ringrms_isf
sinusoidal_impulse_phase_sweep.pnglti_vs_ltvlab_04
isf_impulse_sweep_sinusoidal.pngisf_definitionlab_04
lti_vs_ltv_impulse_response.pnglti_vs_ltv
isf_fourier_reconstruction.pngfourier_series_of_isflab_05
isf_fourier_coefficients.pngfourier_series_of_isfrms_isf
symmetric_vs_asymmetric_isf_c0.pngflicker_noise_upconversionsymmetry
white_noise_phase_noise_psd.pngwhite_noise_to_phase_noiselab_06
flicker_upconversion_symmetric_vs_asymmetric.pngflicker_noise_upconversionlab_07
phase_noise_to_jitter_integration.pngpsd_phase_noise_jitterlab_08numerical_feelingworked_examplesserdes_clocking_connection
rf_spectrum_phase_noise_sidebands.pnglab_10
monte_carlo_jitter_histogram.pnglab_11
serdes_eye_ber_bathtub.pngcapstone_lc_end_to_endlab_12worked_examples
pll_cdr_jitter_transfer.pnglab_13
cyclostationary_effective_isf.pnglab_14
nonlinear_oscillator_isf.pnglab_15
leeson_vs_isf_overlay.pnglab_16measurement_and_spursderivation_leeson
design_tradeoff_sweeps.pnglab_17
lorentzian_carrier_lineshape.pnglorentzian_linewidth
allan_deviation.pngallan_variance
pll_noise_budget.pngpll_noise_budget
cross_coupled_vco_isf.pngreal_oscillator_topologies
allan_flicker_floor.pngallan_variance
am_noise_spectrum.pngphase_vs_amplitude_noise
aperture_jitter_snr.pngadc_aperture_jitter
asymmetry_corner.pngasymmetric_isf_closed_form
clock_chain_budget.pngclock_chain_budget
correlated_supply_selection.pnglab_34
device_noise_isf_bands.pngdevice_noise_mapping
diffusion_dictionary.pngdiffusion_dictionary
dual_dirac_bathtub.pngdj_dual_dirac
flicker_lineshape.pngbeyond_lorentzian
floquet_ppv_numeric.pngderivation_floquet_ppv
fom_limit.pngfom_limit
htm_band_folding.pngltv_htm
ilfd_lock_ranges.pngpaper_004_injection_locking_part2
impulse_phase_decomposition.pngimpulse_to_phase_shift
injlock_noise_shaping.pnginjection_locking_noise
isf_three_methods.pngisf_from_waveform
jitter_kernels_mc.pngjitter_kernels
jitter_two_regime.pngjitter_kernels
lock_acquisition.pnglab_36
lock_characteristic_omega.pngpaper_003_injection_locking_part1
mos_level1_ring_isf.pnglab_32
optimal_injection_lock_range.pnginjection_locking_noise
pulling_spectrum.pnginjection_locking_noise
supply_pushing_ring.pngvaractor_tuning_supply_pushing
xcorr_floor.pngmeasurement_and_spurs
subharmonic_injection.pnglab_40_subharmonic_injection
large_injection_transient.pngpaper_004_large_injection_transient

v5 新增圖(次諧波注入/大注入暫態)

FigureGenerated By (script / function)Formula Behind ItSourceTeaching MessageToy?
subharmonic_injection.pngsimulations/lab_40_subharmonic_injection.py / main(2×3 panels)次諧波(×N)脈衝注入:impulse-train map(lock range ωL=qinjΓ~max/(NT0)\omega_L=q_{inj}\vert\tilde\Gamma\vert_{max}/(NT_0))vs 未平均時間同步 ODE;realignment factor β=qinjΓ~(θss)\beta=-q_{inj}\tilde\Gamma'(\theta_{ss});一階離散雜訊整形 Hosc(z)H_{osc}(z)、corner βfref/2π\approx\beta f_{ref}/2\pi[P3] Sec. IV footnote 7, p.2112;[P4] Eq.(28)–(30), p.2129(取 (M,N)[P4]=(N,1)(M,N)_{[P4]}=(N,1)lock range 1/N\propto1/N(log-log 斜率 1.000-1.000);β\beta 的 ODE 步階響應 vs 一階預測;輸出 jitter N\propto\sqrt N、reference spur 與 β\beta 無關toy(phase-only、弱注入 pedagogical toy)
large_injection_transient.pngsimulations/lab_41_large_injection_transient.py / main(4 panels)精確 pull-in 解 tan(θ~/2)=tan(θ~0/2)tanh((ωpt+ϕ0)/2)\tan(\tilde\theta/2)=\tan(\tilde\theta_0/2)\tanh((\omega_pt+\phi_0)/2)([P4] Eq.(31));APF 驅動振幅暫態 A=acosθA=a\cos\theta;大注入 lock characteristic sinθ/(1+acosθ)\sin\theta/(1+a\cos\theta);pulled 頻譜 AM 抬高 k=0,2k=0,2 梳線[P4] Eq.(27),(31)–(34), p.2128–2130(已核實)ISF-only 與 ISF+APF 的 pull-in 率差 (1+a)(1+a) 倍;lock characteristic 在 a1a\to1 出現無界(振幅歸零非物理解);AM 讓 pulling 頻譜多長出鏡像線toy(ideal LC、phase+APF quasi-static/一階遲滯模型)

重點回顧

  • 54 張生成圖全部可追溯到 script/function/參數/公式/來源,且沒有孤兒圖 (每張至少被 1 個頁面嵌入);除 phase_noise_to_jitter_integration.png 外, 多數為教學 toy/conceptual model,mos_level1_ring_isf.pngsupply_pushing_ring.png 屬 device-equation-level(MOS Level-1,非 SPICE,比 toy 更接近電路)。
  • 10 張 PDF 圖只引用描述、不重畫;其中 [P2] Fig. 17(p.802)與 [P4] Fig. 5(p.2126)已對照原始 PDF 核實。
  • 嵌入語法:![說明](/figures/<name>.png)。重跑:python scripts/run_all_sims.py

延伸閱讀

v2 新增模擬圖(Wave C)

FigureGenerated ByFormula Behind ItSourceTeaching MessageToy?
rf_spectrum_phase_noise_sidebands.pnglab_10_rf_spectrum.py mainv=cos(ω0t+ϕ)v=\cos(\omega_0 t+\phi), FFT[P1] Fig.8 概念phase noise→載波裙帶toy
monte_carlo_jitter_histogram.pnglab_11_monte_carlo_jitter.py mainσ=σedgeΔN\sigma=\sigma_{edge}\sqrt{\Delta N}[P2] Eq.(8)RJ 高斯、隨 ΔN\sqrt{\Delta N}toy
serdes_eye_ber_bathtub.pnglab_12_serdes_eye_ber.py mainBER bathtub (RJ)標準 SerDesjitter→eye→BERmodel
pll_cdr_jitter_transfer.pnglab_13_pll_cdr_transfer.py mainHlp2,Hhp2\lvert H_{lp}\rvert^2,\lvert H_{hp}\rvert^2標準 PLLVCO 高通/ref 低通model
cyclostationary_effective_isf.pnglab_14_cyclostationary_isf.py mainΓeff=Γα\Gamma_{eff}=\Gamma\alpha[P1] cyclostationary注入相位決定 rmstoy
nonlinear_oscillator_isf.pnglab_15_nonlinear_isf.py mainvan der Pol外部 (toy)ISF 非恆 sin-\sintoy
leeson_vs_isf_overlay.pnglab_16_leeson_vs_isf.py mainLeeson vs ISFLeeson 1966 (外部)三段對照model
design_tradeoff_sweeps.pnglab_17_design_sweep.py mainLΓrms2/qmax2\mathcal{L}\propto\Gamma_{rms}^2/q_{max}^2[P1] Eq.(21)swing/Γrms/N 曲線toy

v3 新增圖(深化)

FigureGenerated ByFormula Behind ItTeaching MessageToy?
lorentzian_carrier_lineshape.pnglab_18_lorentzian.pySD/(D2+Δω2)S\propto D/(D^2+\Delta\omega^2)載波是 Lorentzian、近載波轉平model
allan_deviation.pnglab_19_allan.py / mainσy(τ)\sigma_y(\tau) 斜率:white FM τ1/2\propto\tau^{-1/2}、flicker FM 平頂、RW FM τ+1/2\propto\tau^{+1/2}FM 雜訊的時域指紋model
pll_noise_budget.pnglab_20_pll_budget.pySout=S_{out}=\sum 源×transferPLL 預算 + 最佳 BWmodel
cross_coupled_vco_isf.pnglab_21_topology_isf.pytank vs tail 有效 ISFtail c0,c2c_0,c_2 上轉(illustrative)toy

v4 新增圖(Wave-G 補完,26 張)

以下 26 張圖是 v3 之後陸續生成、但先前未列入本頁表格的圖,逐一核對 simulations/ 內生成腳本 與 docs/ 內嵌入頁後補上。分類延續 (a) 的欄位(Generated By / Formula / Source / Teaching Message / Toy?),並標明對應論文式(若有)。

FigureGenerated By (script / function)Formula Behind ItSourceTeaching MessageToy?
allan_flicker_floor.pnglab_19_allan.py / verify_flicker_floor(合 verify_sin4_integralsflicker-FM Allan floor σy2=2ln2h1\sigma_y^2=2\ln2\cdot h_{-1};用站上典範例 C 的 h1=8.11×1019h_{-1}=8.11\times10^{-19} 反推、量測 ADEV floor 對照 2ln2h1=1.06×109\sqrt{2\ln2\,h_{-1}}=1.06\times10^{-9},白+flicker 混合驗證轉角 τknee=1/(4ln2fc)=113μs\tau_{knee}=1/(4\ln2\,f_c)=113\,\mu s標準隨機過程數學(外部文獻,非 5 篇 PDF)Allan variance 的絕對值不是只有斜率,flicker floor 有精確閉式常數model
am_noise_spectrum.pnglab_28_am_noise.py / mainOU(Ornstein-Uhlenbeck)振幅過程 Sa,2s(ω)=cτ02/(1+ω2τ02)S_{a,2s}(\omega)=c\tau_0^2/(1+\omega^2\tau_0^2) vs Wiener 相位 Sϕ,2s(ω)=c/ω2S_{\phi,2s}(\omega)=c/\omega^2τ0=2Q/ω0\tau_0=2Q/\omega_0[P4] Sec. III-F, p.2128(本站已核實)+ OU 過程(外部:Uhlenbeck & Ornstein 1930)振幅雜訊因回復力而收斂(平頂),相位雜訊發散(1/f21/f^2);AM 平頂與 PM 漸近線在轉角 fc=f0/(2Q)f_c=f_0/(2Q) 交會model
aperture_jitter_snr.pnglab_30_aperture_jitter.py / mainADC aperture jitter:SNRjitter=20log10(2πfinσt)\text{SNR}_{jitter}=-20\log_{10}(2\pi f_{in}\sigma_t)ENOB=(SNR1.76)/6.02\text{ENOB}=(\text{SNR}-1.76)/6.02;用站上典範例 C 的 σt=447.9\sigma_t=447.9 fs 做 Monte-Carlo FFT 驗證標準 ADC 理論(外部:Kester MT-007;Walden JSAC 1999),非 5 篇 PDF時脈 jitter 直接吃掉 ADC 的 SNR/ENOB;高 finf_{in} 對 jitter 更敏感model
asymmetry_corner.pnglab_33_asymmetry_corner.py / main[P2] 附錄 B(p.803)非對稱三角 ring ISF 閉式解 Eqs.(52)–(57):Γrms2\Gamma_{rms}^2Γdc\Gamma_{dc}1/f31/f^3 轉角 f1/f3f_{1/f^3} 隨不對稱比 A=frise/ffallA=f'_{rise}/f'_{fall} 變化[P2] Eqs.(52)–(57), p.803;與 [P1] Eq.(24) 有 2 倍慣例差(已標註)數值驗證 [P2] 附錄 B 閉式解;轉角對 AA 呈對稱 V 形(logA\log A 對稱)toy([P2] 三角近似,非電晶體級;對照 lab_32 見真實偏離)
clock_chain_budget.pngfig_clock_chain.py / main時脈鏈記帳:參考 flat floor、PLL ×N(in-band +20log10N+20\log_{10}N)、÷N(20log10N-20\log_{10}N)、buffer 疊加 floor;全 chain 積分 jitter站上典範參數(representative,非特定矽),[P1] Eq.(21) /4 SSB 慣例一張圖看懂 ×N/÷N/PLL/buffer 對雜訊/jitter 的疊加規則model(illustrative chain,非特定設計)
correlated_supply_selection.pnglab_34_correlated_supply.py / make_figure[P2] Sec. VI, p.797, Eqs.(37)–(38):相關供電雜訊經 N 級 ISF 相移求和,Fourier 分量只剩 n=0 (mod N)n=0\ (\mathrm{mod}\ N),形成 Nf0N\cdot f_0 選頻梳[P2] Eqs.(37)–(38), p.797;概念對應 [P2] Fig. 11(bench 量測)相關 vs 不相關雜訊上轉的選擇律不同:相關雜訊只在 kNf0k\cdot N f_0 附近被搬到載波toy(per-stage ISF 為教學三角波,非電晶體萃取)
device_noise_isf_bands.pngfig_device_noise_bands.py / mainISF 諧波係數 cnc_n 當作「頻率轉換接收機」的通道增益;device noise PSD 的 DC/f0f_02f02f_0 頻帶各自被 c0,c1,c2c_0,c_1,c_2 折疊到載波[P1] Eqs.(12),(13),(19),(23)ISF 諧波=接收通道增益;c0c_0 上轉近 DC flicker,c1,c2c_1,c_2 折疊 f0,2f0f_0,2f_0 白噪到 1/f21/f^2toy(示意用非對稱 ISF,非電晶體萃取)
diffusion_dictionary.pnglab_23_diffusion_dictionary.py / main擴散常數字典:κ2=Γrms2Si/(2qmax2)\kappa^2=\Gamma_{rms}^2 S_i/(2q_{max}^2) 四種獨立量法互驗——相位方差斜率、Lorentzian FWHM、overlapping ADEV、Sϕ(f)(2πf)2/2S_\phi(f)(2\pi f)^2/2 平頂[P2] Eq.(8)/(10)/(11)/(12), p.792–793κ\kappaDD、linewidth、ADEV、1/f21/f^2 係數其實是同一個數字換算法不同model(單一 ISF 加權白噪積分,非特定電路)
dual_dirac_bathtub.pnglab_31_dual_dirac.py / maindual-Dirac jitter 模型:TJ=RJ(高斯)+DJ(bounded);Q-scale 尾部直線擬合取 (DJdd,σ)(DJ_{dd},\sigma);bathtub BER 與 TJ@BER=DJdd+2Q1(BER)σTJ_{@BER}=DJ_{dd}+2\,Q^{-1}(BER)\sigma業界標準(外部:Fibre Channel MJSQ INCITS T11.2;PCIe/OIF-CEI),非 5 篇 PDFdual-Dirac 用深尾直線外推 TJ@BER;模型參數 DJddDJ_{dd} 小於真實峰對峰 DJppDJ_{pp}model(標準 DSP/統計方法,非振盪器物理模型)
flicker_lineshape.pnglab_29_flicker_lineshape.py / main(2×2 panels)white-FM 載波線形為 Lorentzian(FWHM=D/πD/\pi);flicker-FM(Sϕ1/f3S_\phi\propto1/f^3)因方差 t2lnt\propto t^2\ln t 而近似 Gaussian 線核;-10dB/-3dB 半寬比 Lorentzian=3.00、Gaussian=1.8226標準隨機過程/線寬理論(外部文獻)白噪→Lorentzian、flicker→近 Gaussian core;線形形狀本身可用來反推雜訊種類model
floquet_ppv_numeric.pnglab_25_floquet_numeric.py / mainvan der Pol oscillator 的 monodromy matrix、Floquet multiplier、adjoint 系統反向積分萃取週期性左特徵向量 v1(t)v_1(t),其沿注入軸分量即為 Γppv(θ)/qmax=ω0v1,y(θ)\Gamma_{ppv}(\theta)/q_{max}=\omega_0 v_{1,y}(\theta)Floquet/adjoint/PPV 理論(外部文獻:Demir 2000 等,非 5 篇 PDF),對照 [P1] ISF 定義數值上直接算出 adjoint/PPV ISF,與 impulse 萃取法、諧波極限 sinθ-\sin\theta 三方吻合toy(van der Pol,非電晶體級;對照 fig_isf_three_methods)
fom_limit.pngfig_fom_limit.py / main(2 panels)FOM 天花板:Cref(T)=10log10(kT1Hz/1mW)C_{ref}(T)=-10\log_{10}(kT\cdot1\text{Hz}/1\text{mW})(300K=173.83dB);泛用式 FOM=Cref(T)10log10(Feff)FOM=C_{ref}(T)-10\log_{10}(F_{eff});ring [P2] Eq.(23) Feff=(8/3η)(VDD/Vchar)F_{eff}=(8/3\eta)(V_{DD}/V_{char});LC 由 [P1] Eq.(21) 反推 Feff,LCF_{eff,LC}[P1] Eq.(21), p.185;[P2] Eqs.(23),(25), p.796FOM 有理論天花板,由溫度與 FeffF_{eff}(拓樸/製程效率)決定;ring 在 VT=0V_T=0 有下界model(LC/ring 解析公式代入,非特定電路模擬)
htm_band_folding.pngfig_htm_bandfold.py / fig_htm_band_foldingLPTV 系統的 harmonic transfer matrix:ISF Fourier 係數即每個 fold 的增益 c~0=c0/2\tilde c_0=c_0/2c~±k=(1/2)cke±jθk\tilde c_{\pm k}=(1/2)c_k e^{\pm j\theta_k};頻帶折疊圖 + Toeplitz HTM heatmap[P1] Eqs.(12),(13), p.183;HTM 框架為外部文獻(Zadeh 1950),非 5 篇 PDFISF 諧波=LTV 系統把任意頻帶折到 f+kf0f+kf_0 的複數增益,一張圖看懂全部折疊路徑toy(示意用教學非對稱 ISF)
ilfd_lock_ranges.pnglab_37_ilfd_lock.py / main[P4] Eq.(28)–(30), p.2129 M:N 次/超諧波鎖定:ωL=IinjGN/2\omega_L=I_{inj}\vert G_N\vert/2(p.2130),鎖定範圍外拍頻 ωb=NΔω2ωL2\omega_b=N\sqrt{\Delta\omega^2-\omega_L^2}(Eq.34, p.2130)[P4] Eqs.(28)–(30),(34), p.2129–2130直接積分未平均的時間同步相位 ODE 驗證:只有共振的第 N 諧波 ISF 分量能鎖定,對稱 ISF(c2=0c_2=0)不能除以 2toy(3 諧波可控 ISF,illustrative)
impulse_phase_decomposition.pngfig_impulse_decomp.py / fig_impulse_decomp理想 LC 狀態平面幾何:電荷 impulse 造成純水平的 ΔV=Δq/C\Delta V=\Delta q/C 步階,切向分量→永久 Δϕ\Delta\phi、徑向分量→衰減的 ΔA\Delta A;ZC 處幾乎純切向、peak 處幾乎純徑向[P1] Eq.(9) 電荷→電壓步階;Eqs.(10)–(11) phase impulse response幾何上直接看出為何理想 LC 的 Γ(θ)=sinθ\Gamma(\theta)=-\sin\thetatoy(理想無損 LC,小信號極限)
injlock_noise_shaping.pnglab_26_injlock_noise.py / main注入鎖定振盪器的相位雜訊被一階高通:ωc=ωLcosθss=ωL2Δω2\omega_c=\omega_L\cos\theta_{ss}=\sqrt{\omega_L^2-\Delta\omega^2};線性化為 OU 過程,Sθ(f)=Sn/(ωc2+ω2)S_\theta(f)=S_n/(\omega_c^2+\omega^2) vs 自由運轉 Sn/ω2S_n/\omega^2[P3] Eqs.(30),(34)–(35),(38)–(40), p.2113–2115鎖定的振盪器行為像一階 PLL:自身 1/f21/f^2 裙帶在 ωc\omega_c 以下被壓抑model([P3] 已驗證的確定性拉動方程 + 外加噪聲驅動,噪聲整形部分為本站延伸)
isf_three_methods.pngfig_isf_three_methods.py / duel[P1] Appendix(pp.192–193)三方法對決:Method A 直接 impulse 量測、Method B 波形閉式解 Eq.(37) Γ=f/(f2+f2)\Gamma=f'/(f'^2+f''^2)、Method C 一階近似 Eq.(38) Γi=fi/fmax2\Gamma_i=f_i'/f'^2_{max},van der Pol 測試[P1] Eqs.(31)–(38), pp.192–193三方法在近諧波(μ=0.2\mu=0.2)一致,在失真波形(μ=2.0\mu=2.0)Method B/C 偏離、僅 impulse 法(Method A)仍準toy(van der Pol,同 lab_15/lab_25)
jitter_kernels_mc.pnglab_24_jitter_kernels.py / make_figure三種 jitter 核:TIE(kernel=1)、N-period(4sin2(πfNT)4\sin^2(\pi fNT))、cycle-to-cycle(16sin4(πfT)16\sin^4(\pi fT)),單一 SϕS_\phi one-sided 慣例下 Monte-Carlo 對照閉式解[P2] Eq.(8), p.792;Eq.(11)/(12), p.793(κ\kappaω0\omega_0三種 jitter 定義對應三種頻域核;白噪 FM 下 σΔϕ2(N)=κ2NT\sigma_{\Delta\phi}^2(N)=\kappa^2 NT 精確成立model(標準 DSP kernel 積分 + Monte-Carlo,convention-focused)
jitter_two_regime.pnglab_24_jitter_kernels.py / make_figure_two_regime雙區制 jitter 成長 σ(Δt)=κ2Δt+ζ2Δt2\sigma(\Delta t)=\sqrt{\kappa^2\Delta t+\zeta^2\Delta t^2}([P2] Fig.16, p.802;Eq.(8)/(9), p.792),白噪+flicker FM 混合模擬,斜率 0.5→~1 轉換,corner Δtc=κ2/ζ2\Delta t_c=\kappa^2/\zeta^2[P2] Eq.(8)/(9), p.792;Fig.16, p.802短時間白噪主導(Δt\sqrt{\Delta t}),長時間 flicker 主導(Δt\propto\Delta t);corner 可换算成頻域 1/f31/f^3 轉角model
lock_acquisition.pnglab_36_lock_acquisition.py / main(2 panels + inset)Adler 方程確定性鎖定捕獲精確解 R(θ(t))=R(θ0)eωctR(\theta(t))=R(\theta_0)e^{-\omega_c t}(對應 [P3] Eq.(39)–(40) pull-in 頻率);噪聲誘發 cycle slip 用 Kramers escape rate(外部:Kramers 1940)[P3] Eqs.(30),(33),(35),(39)–(40), p.2113–2115;Kramers/Risken/Ambegaokar-Halperin(外部,非 5 篇 PDF)鎖定捕獲在邊緣附近臨界慢化(T1/ωcT\sim1/\omega_c);噪聲會讓鎖定的振盪器偶爾「滑頻」一整週期model(Adler 方程 + white-FM 驅動,washboard potential 為標準隨機理論)
lock_characteristic_omega.pngfig_lock_characteristic.py / main[P3] Eq.(33), p.2114 廣義 Adler 方程的鎖定特徵函數 Ω(θ)\Omega(\theta);正弦注入→對稱鎖定範圍,諧波豐富注入→不對稱鎖定範圍(Adler 方程看不出來的效應)[P3] Eqs.(26),(33)–(35), p.2113–2114鎖定範圍=Ω(θ)\Omega(\theta) 值域寬度;ISF 諧波豐富時鎖定範圍可以不對稱toy(illustrative 諧波富 ISF + 注入波形,理想 LC 部分為精確 sin-\sin
mos_level1_ring_isf.pnglab_32_mos_level1_ring.py / main3 級 CMOS inverter ring,MOS Level-1(Shichman-Hodges 方程級,λ=0\lambda=0)用 numpy 直接積分;ISF 用 impulse 法萃取([P1] Eq.(9) ΔV=Δq/CL\Delta V=\Delta q/C_L + 比較有/無擾動的 threshold-crossing 時間)[P1] Eq.(9);ISF 形狀對照 [P2] Fig.5/Fig.6, p.793 與 Eq.(16), p.794電晶體方程級(非 SPICE)萃取的 ISF 呈現 [P2] 預期的 dual-lobe(transition 附近敏感、rail 附近幾乎 0)device-eq(MOS Level-1 方程積分,比 toy 更接近電路但非 SPICE/BSIM)
optimal_injection_lock_range.pnglab_39_optimal_injection.py / main[P3] Sec. VI, p.2119–2120:固定 rms 注入電流下,Cauchy-Schwarz 給出最佳注入波形 iinjΓtildei^*_{inj}\propto\Gamma_{tilde}、最大鎖定範圍 ωL=IrmsΓtilde,rms\omega_L^*=I_{rms}\Gamma_{tilde,rms}(Eqs.43–45)[P3] Eqs.(33),(43)–(45), p.2119–2120匹配注入波形(正比於 ISF 本身)比同功率的正弦注入鎖定範圍更大;17 級 ring 增益 ~2.06(呼應 [P3] Fig.19)toy + [P2] App.B 三角 ring 模型(非電晶體萃取)
pulling_spectrum.pnglab_27_pulling_spectrum.py / main鎖定範圍外(Δω>ωL\vert\Delta\omega\vert>\omega_L)的 Adler 方程積分:拍頻 ωb=Δω2ωL2\omega_b=\sqrt{\Delta\omega^2-\omega_L^2}([P4] Eq.34, p.2130),輸出頻譜為單側幾何衰減梳,比值 r=ωL/(Δω+ωb)r=\omega_L/(\Delta\omega+\omega_b)(外部:Armand 1969)[P3] Eq.(30), p.2113;[P4] Eq.(34), Sec. V-B, p.2130injection pulling 頻譜是單側梳,非對稱於注入頻率;一個邊帶剛好落在注入頻率上model(確定性 Adler 方程 RK4 積分,無噪聲以突顯 pulling comb)
supply_pushing_ring.pnglab_38_supply_pushing_ring.py / mainMOS Level-1 3 級 ring 的供電推頻 Kpush=df0/dVDDK_{push}=df_0/dV_{DD}:靜態掃描 + 動態小信號 VDDV_{DD} 漣波,驗證窄頻 FM 預測 β=KpushVr/fm\beta=K_{push}V_r/f_m 與 Bessel 邊帶 20log10(J1(β)/J0(β))20\log_{10}(J_1(\beta)/J_0(\beta))電路核心沿用 lab_32(MOS Level-1,非 SPICE);FM/Bessel 邊帶為標準通訊理論供電雜訊直接調頻振盪器;小信號時邊帶幅度符合窄頻 FM Bessel 公式device-eq(同 lab_32 等級,非 SPICE)
xcorr_floor.pnglab_35_xcorr_measurement.py / make_figure交叉相關相位雜訊量測:單通道 auto-spectrum 被儀器雜訊蓋過 DUT floor;交叉頻譜 Y1Y2\langle Y_1 Y_2^*\rangle 對 M 段平均後不相關項殘餘以 1/M1/\sqrt{M}(即 5log10M-5\log_{10}M dB)下降,DUT 相關項不衰減外部量測技術(非 5 篇 PDF);底層 PSD/cross-spectrum 統計為標準 DSP交叉相關量測法能把儀器雜訊壓到遠低於單通道 floor 之下,讓真實 DUT floor 現形model(標準 DSP 統計,非振盪器物理模型)