取样抖动指的是音频信号穿过具有抖动的类比到数位转换器（ADC）、数位到类比转换器（DAC）、或者是异步取样速率转换器（ASRC）时，取样信号在时间上变化的情形。前面两者通常会和一个显著的取样时脉信号相配合，不过，ASRC就可能完全是数值的处理，其行为就像把原来的取样时脉，再重新建立一符合新的立即取样：在这种情况下，这取样时脉是个虚拟的取样时脉。

在很多情况下，取样时脉必须由外部来源来取得。举例来说，在一般家庭环境里，如数位音频录音机或是数位环绕处理器，其DAC取样时脉是从数位输入数据串所取出来。对于专业的应用上，也有与DAC相关的装置，例如，在这些应用上，ADC的取样时脉需要与外部的讯号同步，或是数位串需要使用ASRC，再同步化到不同的参考值。

由于外部来源经常是会有抖动的情形发生，我们可以去观察，测量并加以注解。不过，这并不是取样抖动。这外部来源对于取样时脉的抖动会有贡献，但是那贡献取决于外部来源的连接，与实际（或是虚拟）的取样时脉间的时脉恢复电路（或是数值运算）的特性而定。这在它的行为上会显现出本质抖动、抖动衰减及本身非线性行为。

时域区域模式

首先，先看在时域中的取样抖动。如(图一)所示，取样在错误的时间，对讯号被转换所造成的影响，会造成所谓的振幅误差。除了DC信号外，任何讯号的振幅都会对时间做出改变，而且错误的取样会立即产生振幅误差。在(图一)中，振幅误差或是音频信号的斜率成一定比例的改变，而这信号在高振幅高频率的信号中误差是最大的。

《图一 不同振幅与频率的信号，抖动取样值J的变化》

在(图一)这三个例子中，取样频率是固定的，只有变动讯号的频率及振幅，注意当信号的振幅与频率改变时，抖动取​​样值J的变化

(图二)显示，随机取样抖动对一个纯音调的影响。该图中，音调为2V rms的振幅及1 kHz的频率，误差信号10 ns rms是利用随机的Gaussian抖动振幅所计算出来的。图中所产生的抖动模拟，是在176.4 kHz的取样频率时，对每个取样误差所计算出来的，这代表CD player是在4X倍频取样DAC讯号。

《图二 随机取样抖动对纯音调的影响》

如(图二)所示，取样抖动在讯号1KHz，其信号的误差信号是Jitter所引起，值得注意的是误差信号及音调的交互调变，由于这误差的产生，是由音调的斜率及抖动所造成，所以当音调在峰值时，其斜率是平的，此时，会有最低的取样抖动误差。

均方根（rms）误差经模拟计算为124 (V rms，或是-84 dB（音调为2V rms）。假设这误差是在176.4 kHz的取样频率中，平均地分散开来，遍及88.2 kHz频宽，就可以估算出超过量测的音频频宽20kHz的杂讯程度大约是60(V rms，这时音调的大小约低于-90.5 dB。

该分析抖动影响的方法，可以被用在任何形式下，估算出可以接受的抖动程度。可以被简化计算抖动的程度，如果是应用在「最坏情况」的信号，将会产生出振幅误差，相当于区间的量化。例如，在一个16位元系统中，最坏情况－满刻度20KHz的正弦波，会有个最大的斜率：

《公式:2×((F(A＝4.1 LSB/ns》

where

F＝20 kHz　音调频率

A＝2 15＝32768 LSB　音调振幅（峰值）

从这里可以推论抖动程度不应该比243 ps峰值还大，但是这限制相当武断，因为这对于1 LSB振幅的误差并没有任何关连，只与可听度的误差有关而已，不过这将会与频谱内容的误差有关连。

频率区域模式

另一个观察抖动影响的方法，是将它看做是一个调变过程，及以频率来分析。它可以用数学的方式来表示，这是一个简单的关系，存在于抖动频谱元素、音频信号频谱元素、及有效的抖动调变结果之中。

如果信号在即时取样时有误差，导致信号立刻被调变，这可以用数学式来表示，如(公式一)所示。输出信号( (t)是输入信号时间的取代版本，而这位移的变化就是抖动。

《公式一:((t)＝(（t -(t）》

其结果可利用正弦曲线抖动的频率(j及峰对峰振幅J来做进一步分析。

《公式二:(t＝j(t)＝J/2(sin（(j t）》

若输入信号是余弦波

《公式三:((t)＝A cos（(it）》

则将上述的公式结合后，再重新排列，

《公式四:((t)＝A cos（(i t） cos[ J(i /2 *sin ((j t)] ( A sin((i t) sin [J(i /2 sin ((j t)] 》

抖动振幅通常是小于10 ns，比信号周期（音频的周期一般大于40000 ns）小很多。由于它本身抖动调变的程度非常小，在这样的条件下，我们可以运用以下小角度的近似值：

《公式五:cos [J(i /2 sin ((j t)]≒ 1》

及

《公式六:sin [J(i /2 sin ((j t)]≒J(i /2 sin ((j t)》

带入(公式四)后，就变成：

《公式七:((t)＝A cos ((i t) ( A J(i /4 cos ( ((i -(j ) t)－A J(i /4 cos ( ((i + (j ) t) 》

从(公式七)可以得知，输出信号因为抖动频率的关系，所以除输入信号频率外，会有2个其他频率相对于主频的信号，而且它们的振幅是与抖动振幅及信号频率产生有关；这结果可用来评估，因抖动调变所产生的声音潜在可听到的程度。

(图三)表示抖动在实际信号上的影响。当图中输入信号为10 kHz，及抖动调变为3kHz时，会有两个频率相对于输入信号，彼此间有3kHz的偏移，它们就是较高及较低的抖动调变边频带。图中，在频谱上，靠近10kHz频率时，杂讯会增加，形成所谓的「裙带」；这些现像是在系统中，一些低频率像杂讯的抖动所造成的。

《图三 抖动调变》

信号对每个「单一」边频带的比例，通常是以dB为单位。

《公式八:Rssb＝20 log10 [ J(i /4] dB》

该结果是针对正弦抖动频率，利用Fourier分析后所得到的结果，若更复杂的波形出现时，可以分成几个正弦曲线频率而且公式可以被应用。

为了简便，公式可以简化成两边频带的大小相加来当总误差，然后用rms来表示抖动程度的大小Jn，以十亿分之一秒来表示，及频率(i，用kHz表示:

《公式九:Rdsb＝20 log10 (Jn (i)－104 dB》

ADC /DAC结构之影响

在转换器上的抖动影响会是比较复杂些，就如同上面音频信号时间调变所讨论的那样。其他信号（例如，在noise shaping低位元转换器中，所产生的高频杂讯）可以与想要的音频信号一起被取样；在一些例子中，其他的调变过程也可能会发生。

超取样转换器

超取样转换器（Oversampling converters）不同一般转换器的地方，在于取样过程，其取样的频宽比起系统所需的最低速率频宽，还要多出许多。典型的超取样速率可以从2倍到256倍。较高的速率可以用noise shaping 方式，这技术对于提供低成本、高解析度的转换是很重要的。 （noise shaping可以产生分离影响，这部分后面再说明）。

因为在取样时脉中的抖动频宽，可以延伸到转换器取样频率的一半，所以，与非超取样转换器比起来，抖动在一个超取样的转换器中，会被分散在较宽的频谱。这误差的造成是与抖动调变的抖动频谱有关；因此，超取样转换器的误差信号，也是扩散在较宽的频谱。

在一个实际的例子中，假设1kHz信号，很均匀的被像杂讯般的抖动，每隔1ns来对频谱做取样，经过计算后，将会产生一个低于该信号的104dB误差。

在(图四)中，以４X超取样DAC，该误差信号将会被分散开来，比1X转换器频率范围还大４倍。针对音频方面，限制在20 Hz到20kHz宽频，及量测超过该范围，所以，音频部分只包含全频谱误差杂讯的1/4功率。 1/4功率代表着1/2的电压，所以会低于一般非超取样转换器６dB的误差。

《图四 抖动误差实例》

不过，一般来说抖动来源并不是很平坦，由于振荡器的典型相位杂讯频谱，及在时脉恢复电路中共用的低通抖动过滤，使得抖动经常是被较低的频率元素来影响。而超取样并不会降低低频率抖动的冲击。

Noise-Shaping与一位元的转换器

高速率的超取样技术，因为在对信号做量化时，会造成杂讯落在音频频带之外，这有可能会降低位元数。换句话说，这技术虽然有很多优点，但是它却产生了所谓的超音波杂讯－即超过音频以外的杂讯。这杂讯程度与量化区间有关，对于一位元转换器，总杂讯是接近于转换器的全刻度的程度。

对于在超音波杂讯所产生调变的产品上，取样抖动的作用，和它在音频信号调变一样。这些调变产生可以在音频频带范围内，也可以像是超音波杂讯存在那样，即使是当音频信号在低阶，也不会有任何利于掩饰的效果。这影响会提升杂讯的最底部程度，并且降低转换器的动态范围。

说明这问题，我们举一个例子来说，考虑超音波杂讯是在64X超取样48 kHz delta-sigma转换器中所产生，（在这例子中，ADC或是DAC，哪一个都无所谓）超音波杂讯是以高于音频频带为开始点，然后到达取样速率的一半，约1.5 MHz。对于取样频率在1000K、1 ns rms抖动时，这公式暗示着调变影响是连续的，如(公式十)。

《公式十:20 log10 (1 ns ( 1000 kHz) -104＝-44 dB》

由于这杂讯分布频带到达1.5 MHz，所以相对的这程度在音频频带范围内会比较小些。与平坦的抖动相比，它大概会小于20 dB，但是它到达至少抖动频谱1/(特性，所以这减少有可能会增加到40 dB，会使得杂讯底部到达差不多是-84 dB FS。

Noise-Shaped转换器因抖动所造成的音调

这里发现有一个有趣的现像，在noise-shape一位元转换器的输出可以观察到一个很低的音​​调。这DAC并没有使用任何以上的技术，来降低取样抖动敏感度，只是使用一个低抖动石英晶体的VCO，来确认在取样时脉上的任何抖动是在非常低的。这些音调出现与VCO控制电压的调变是相关的。但是，当在较高速度及低失真op-amp被使用在后极当过滤器时，这些音调却又停止。

所以可以推断当使用较低的性能op-amps时，会影响解调抖动，进而产生的超音波杂讯，而抖动是非线性。由于这调变类似于相位调变，所以与其说是振幅调变，倒不如说一些非对称介于较高与较低间的边频带。这抖动调变产生较高及较低的边频带，都是在相反的相位。如果其有相同的振幅，在解调时就可以取消。

正常来说，在没有信号时，抖动是不会产生任何的音调，但是如果抖动本身是音调的话，那么调变边频带就可能会产生音调，但是必定是调变信号的边频带。