Jeśli oznacza częstotliwość nominalną badanego źródła, to częstotliwość ułamkowa jest określona wzorem

a błąd czasu można zapisać jako różnicę między czasem idealnym a rzeczywistym przebiegiem badanego sygnału:

gdzie oznacza całkowitą fazę sygnału. Średnia znormalizowana odchyłka częstotliwości w oknie obserwacji ma postać

a równoważnie, po zapisaniu jej przez błąd czasu,

co pokazuje, że wariancja Allana może być obliczana zarówno z szeregu częstotliwości, jak i z szeregu błędów czasu.

Uogólnienie i estymacja W ujęciu ogólniejszym Allan zaproponował także -próbkową wariancję częstotliwości, zapisywaną jako . Umożliwia ona opis estymatorów wykorzystujących większą liczbę próbek oraz przypadków, w których odstęp między kolejnymi pomiarami nie jest równy czasowi obserwacji czyli gdy w pomiarze występuje czas martwy.

Dla skończonej serii danych wariancję Allana zastępuje się estymatorem. Jeśli dostępny jest ciąg kolejnych średnich częstotliwości ułamkowych to dla przypadku najprostszy estymator ma postać:

Równoważnie, gdy do dyspozycji jest ciąg próbek błędu czasu można użyć zapisu: