抖動測量三種方法

分類：技術(shù)教程日期：2009-06-08 11:31:14 來源：

　　只要測試數(shù)據(jù)通信IC或測試電信網(wǎng)絡(luò)，就需要測試抖動。抖動是應(yīng)該呈現(xiàn)的數(shù)字信號沿與實際存在沿之間的差。時鐘抖動可導(dǎo)致電和光數(shù)據(jù)流中的偏差位，引起誤碼。測量時鐘抖動和數(shù)據(jù)信號就可揭示誤碼源。

　　測量和分析抖動可借助三種儀器：誤碼率(BER)測試儀，抖動分析儀和示波器(數(shù)字示波器和取樣示波器)。

　　選用哪種儀器取決于應(yīng)用，即電或光、數(shù)據(jù)通信以及位率。因為抖動是誤碼的主要原因，所以，首先需要測量的是BER。若網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)元件、子系統(tǒng)或IC的BER超過可接受的限制，則必須找到誤差源。

　　大多數(shù)工程技術(shù)人員希望用儀器組合來跟蹤抖動問題，先用BER測試儀、然后用抖動分析儀或示波器來隔離誤差源。

BER測試儀

　　制造商需要測量其產(chǎn)品的BER，以保證產(chǎn)品符合電信標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)需要表征數(shù)據(jù)通信元件和系統(tǒng)時，BER測試對于測試高速串行數(shù)據(jù)通信設(shè)備也是主要的。

　　BER測試儀發(fā)送一個稱之為偽隨機(jī)位序列(PRBS)的預(yù)定義數(shù)據(jù)流到被測系統(tǒng)或器件。然后，取樣接收數(shù)據(jù)流中的每一位，并對照所希望的PRBS圖形檢查輸入位。因此，BER測試儀可以進(jìn)行嚴(yán)格的BER測量，有些是抖動分析儀或示波器不可能做到的。

　　盡管BER測試儀可進(jìn)行精確的BER測量，但是，對于10-12BER(每1012位為1位誤差)精度的網(wǎng)絡(luò)或器件測試需數(shù)小時。為了把測試時間從數(shù)小時縮短為幾分鐘，BER測試儀采用“BERT scan”技術(shù)，此技術(shù)用統(tǒng)計技術(shù)來預(yù)測BER。

　　可以編程BER測試儀在位時間(稱之為“單位間隔”或“UI”)的任何點取樣輸入位?！霸枧琛鼻€表示BER是取樣位置的函數(shù)。若BER測試儀檢測位周期(0.5UI)中心的位，則抖動引起位誤差的概率是小的。若BER測試儀檢測位于靠近眼相交點上的位，則將增大獲得抖動引起位誤差的似然性。

抖動分析儀

　　BER測試儀不能提供有關(guān)抖動持性或抖動源的足夠信息。抖動分析儀(往往稱之為定時時間分析儀或信號完整性分析儀)可以測量任何時鐘信號的抖動，并提供故障診斷抖動的信息。抖動分析儀也用抖動特性來預(yù)測BER，其所用時間比BER測試儀小很多。

　　抖動測試儀對于測試高速數(shù)據(jù)通信總線(如光纖通信，SerialATA, Infiniband, Rapidio，每個通道的數(shù)據(jù)率高達(dá)3.125Gbits/s)用的器件是有用的。因為抖動分析儀在幾秒內(nèi)可預(yù)測BER，所以，對于生產(chǎn)線測試是有用的，很多ATE制造商根據(jù)用戶要求，把抖動測試儀安置在測試系統(tǒng)中。

　　抖動分析儀檢測信號沿并測量沿之間的時間。在采集定時數(shù)據(jù)之后，抖動分析儀執(zhí)行算法，產(chǎn)生直方圖、頻率曲線、數(shù)據(jù)的其他直觀圖像。這些圖像展示干擾信號的線索?？繄?zhí)行直方圖和頻率曲線的計算，抖動分析儀把整個抖動分離為隨機(jī)抖動和確定性抖動。

　　比如一種確定性抖動，它具有一個特殊源。一個干擾信號相位調(diào)制基準(zhǔn)信號來產(chǎn)生測量信號中的抖動。抖動分析儀可以計算呈現(xiàn)在抖動中的頻率(相位1-4)。一旦知道抖動頻率，就可隔離抖動源并減輕抖動影響。若干擾信號的頻率對應(yīng)于其他時鐘頻率，則用增加EMI屏蔽或其他方法把源隔離就可解決問題。

示波器

　　兩類示波器證明對于抖動測試和分析是有用的。為了測試通信速度達(dá)3.125Gbits/s(在銅線上傳輸數(shù)據(jù)，這可能是最高速度)的器件、纜線、子系統(tǒng)或系統(tǒng)，可以用實時取樣示波器。它們類似于抖動分析儀，可以測量任何時鐘信號的抖動。

　　為了測量光信號，如OC-192和10Gigabit Ethernet(9.952Gbits/s)或OC-768(39.808Gbits/s)，就需要50GHz~75GHz帶寬的取樣示皮器(如Agilent數(shù)字通信分析儀或Tek通信信號分析儀)。也可在電數(shù)據(jù)信號中用這些示波器。

　　寬帶示波器對于測試當(dāng)今所用的最高位率的抖動是有用的。因為它們的低取樣率(150ksamples/s或更低)，所以，它們需要重復(fù)信號(如PRBS)來建立眼圖，它們從眼圖可建立抖動直方圖。

　　示波器制造商在其示波器上提供抖動分析軟件。

　　定時誤差圖是數(shù)據(jù)流的有效瞬時相位圖。它示出抖動包含周期成分。定時誤差圖的快速傅里葉變換(第3個圖線)定標(biāo)為1MHz/div，顯示抖動的頻率。此頻率可對應(yīng)于開關(guān)電源的時鐘頻率或來自系統(tǒng)數(shù)據(jù)纜線中的交擾。

　　眼圖交叉點的直方圖顯示分布有2個峰。雙峰表明確定性抖動，它來自外部干擾(如開關(guān)電源)。另一處抖動——隨機(jī)抖動遵從高斯分析，不能確定它們的源。

混合儀器

　　最近，某些測試設(shè)備制造商已開發(fā)出混合儀器。傳統(tǒng)的BER測試儀只給出位誤差，現(xiàn)在BER測試儀執(zhí)行某些抖動分析，甚至有的還包含取樣示波器?，F(xiàn)在抖動分析儀也包含取樣示波器，如Warecrest SIA-3000。這些取樣示波器可觀察眼圖，但它們沒有專用取樣示波器那樣的帶寬?，F(xiàn)在混合儀器的示波器帶寬最高為6GHz。實時和等效時間取樣示波器現(xiàn)在提供測量抖動和計算BER的軟件。

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