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[導讀]泰克公司的MSO6B系列示波器最高帶寬可達10GHZ,采樣率高達50GS/s,底噪低至51.5uV,是測量信號鏈芯片抖動(dòng)和眼圖的最佳選擇。

信號鏈芯片的驗證離不開(kāi)抖動(dòng)和眼圖測量。抖動(dòng)考慮的是時(shí)鐘或數據過(guò)零點(diǎn)的時(shí)刻的不確定性,眼圖則更加直觀(guān),以參考時(shí)鐘的邊沿為刀,將數據波形切割成無(wú)數的小段,每段波形只有1個(gè)bit。然后將這些小段波形堆疊到一起,形成的眼睛形狀的圖片,稱(chēng)之為眼圖。

抖動(dòng)和眼圖是高速串行信號的必測項目。抖動(dòng)可以評估時(shí)鐘或信號的穩定性,眼圖可以綜合評估信號的抖動(dòng),幅度,反射,串擾等信號完整性問(wèn)題。如果再套上一個(gè)眼圖模板,通過(guò)眼圖是否觸碰模板,就可以輕松評判信號質(zhì)量的優(yōu)劣。

圖1. 眼圖是由所有bits堆疊而形成的圖樣,包含所有bits的信號完整性信息

圖2. 眼圖及其模板

挑戰

測試工程師測出了眼圖和抖動(dòng)的結果,給出測試Pass或Fail的測量報告,工作就算完成了。但怎樣才能解決抖動(dòng)和眼圖Fail的問(wèn)題呢?基本思路就是抓大放小,對癥下藥!

圖3. 抖動(dòng)的分類(lèi)

經(jīng)典理論下,信號的總體抖動(dòng)(Tj,Total Jitter)可以分成以下幾類(lèi)。通過(guò)示波器的抖動(dòng)軟件,測量出每種抖動(dòng)成分的大小,想辦法將最嚴重的抖動(dòng)成分降低,總體抖動(dòng)就能降下來(lái)了。

其中,隨機抖動(dòng)Rj,Random Jitter)是由布朗運動(dòng)/熱噪聲引起的。通過(guò)改良電源的噪聲性能,更換隨機抖動(dòng)較大的有源器件,可以降低系統的隨機噪聲。與隨機抖動(dòng)對應的,是確定性抖動(dòng)Dj,Deterministic Jitter),最重要的兩種Dj是周期性抖動(dòng)PJ,Periodic Jitter)和數據相關(guān)性抖動(dòng)(DDJ,Data-Dependent Jitter)。

周期性變化的抖動(dòng),稱(chēng)之為周期性抖動(dòng)。一般由高速SerDes的參考時(shí)鐘帶入,或者旁路高速信號的串擾所引起。周期性抖動(dòng)不僅要看抖動(dòng)的峰峰值,還要關(guān)注Pj的頻率。檢查時(shí)鐘,查找電路板上相關(guān)的干擾源,可以降低周期性抖動(dòng)。

數據相關(guān)性抖動(dòng)(DDj,Data Dependent Jitter),也叫碼間干擾(ISI,Inter-Symbol Interference),當數據速率升高時(shí),DDj會(huì )變得愈發(fā)重要。ISI不僅會(huì )影響到抖動(dòng),也會(huì )讓眼圖惡化。下圖是一個(gè)高速信號,從發(fā)送端,到傳輸路徑中間的測試點(diǎn),再到接收端的眼圖變化。隨著(zhù)傳輸線(xiàn)距離的增加,ISI越來(lái)越大,眼圖的眼寬和眼高都明顯收窄,甚至到最后眼圖完全閉合了。降低傳輸線(xiàn)衰減,或者使用適當的Tx均衡和Rx均衡,可以有效降低DDj。

圖4. 傳輸線(xiàn)損耗所引起的ISI抖動(dòng)會(huì )導致眼圖惡化

測試解決方案

泰克公司的MSO6B系列示波器最高帶寬可達10GHZ,采樣率高達50GS/s,底噪低至51.5uV,是測量信號鏈芯片抖動(dòng)和眼圖的最佳選擇。

圖5. 泰克MSO6B系列示波器

泰克公司的DJA抖動(dòng)和眼圖分析軟件,可以精確并快速地測量信號的抖動(dòng)和眼圖,給出抖動(dòng)和眼圖的各項測量結果。DJA幫助工程師將總體抖動(dòng)分解成各種抖動(dòng)成分,還提供各種高級分析窗口,比如抖動(dòng)頻譜圖,可以看到周期性抖動(dòng)的頻譜,幫助工程師快速確定干擾源;抖動(dòng)直方圖可以直觀(guān)地判斷是RJ或DJ占主導地位,確定調試方向。

圖6. 泰克公司的DJA抖動(dòng)和眼圖分析軟件豐富的測量項和分析窗口

總結

抖動(dòng)和眼圖是信號鏈芯片的重要測量項。泰克的MSO6B系列示波器和DJA軟件,不僅可以幫助工程師精確地測量抖動(dòng)和眼圖結果,還可以通過(guò)抖動(dòng)分解,和豐富的分析窗口,為工程師提供解決抖動(dòng)和眼圖問(wèn)題的線(xiàn)索,幫助工程師快速解決問(wèn)題。

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關(guān)于泰克科技

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