無(wú)論您是測(cè)試數(shù)據(jù)通信綜合系統(tǒng),該系統(tǒng)與板上的其他芯片交換數(shù)據(jù),還是測(cè)試電信網(wǎng)絡(luò),發(fā)送數(shù)據(jù)多英里,您都需要測(cè)量震動(dòng)--當(dāng)數(shù)字信號(hào)的邊緣發(fā)生時(shí)和實(shí)際發(fā)生時(shí)的區(qū)別。時(shí)鐘的震動(dòng)可能會(huì)導(dǎo)致電子和光學(xué)數(shù)據(jù)流中的位不一致,導(dǎo)致位錯(cuò)誤。通過(guò)測(cè)量時(shí)鐘和數(shù)據(jù)信號(hào)的振動(dòng),您可以發(fā)現(xiàn)比特錯(cuò)誤的來(lái)源。

三種類型的儀器可以幫助你測(cè)量和分析震動(dòng):位錯(cuò)誤率測(cè)試器、震動(dòng)分析儀和示波器(數(shù)字化范圍和采樣范圍)。你應(yīng)該使用哪一種類型的測(cè)試儀器取決于你的應(yīng)用--電氣或光學(xué)、數(shù)據(jù)管理或電信--以及比特率。因?yàn)檎饎?dòng)是比特錯(cuò)誤的主要原因,所以你經(jīng)常需要首先測(cè)量貝爾。如果網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)組件、子系統(tǒng)或IC的BER超過(guò)了可接受的范圍,則必須找到錯(cuò)誤源。

你很可能需要一系列儀器來(lái)追蹤通信抖動(dòng)問(wèn)題。美國(guó)安捷倫科技公司(蘇格蘭,南奎恩斯弗瑞)研發(fā)部門經(jīng)理湯米庫(kù)克說(shuō),很多工程師都是從BER測(cè)試儀開始,然后轉(zhuǎn)移到一個(gè)振動(dòng)分析儀或示波器來(lái)分離錯(cuò)誤的原因。

貝爾測(cè)試器

制造商需要測(cè)量他們的產(chǎn)品,以確保產(chǎn)品符合電信標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)您需要描述數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)組件和系統(tǒng)的特性時(shí),對(duì)測(cè)試高速串行數(shù)據(jù)通信設(shè)備而言,BER測(cè)試也是必不可少的。

雖然BER測(cè)試器可以產(chǎn)生精確的BER測(cè)量結(jié)果,但是在為10BER設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)或設(shè)備上實(shí)現(xiàn)這種精確性 –12 (每10位錯(cuò)誤1位 12 可能需要幾個(gè)小時(shí)。為了將測(cè)試時(shí)間從數(shù)小時(shí)減少到數(shù)分鐘,測(cè)試人員使用了一種"伯特掃描"技術(shù),該技術(shù)使用統(tǒng)計(jì)技術(shù)來(lái)預(yù)測(cè)測(cè)試時(shí)間。

如何使用熟悉的眼影圖作為參考進(jìn)行掃描。您可以在一個(gè)位的持續(xù)時(shí)間的任何點(diǎn)(稱為"單位間隔"或"UI")上為測(cè)試器編程來(lái)采樣。眼圖下面的圖表(通常稱為"浴缸"曲線)顯示了樣本位置的函數(shù)。如果一個(gè)BR測(cè)試器在一個(gè)位周期(0.5UI)的中心檢查位,那么通信抖動(dòng)會(huì)導(dǎo)致一個(gè)位錯(cuò)誤的概率應(yīng)該是很小的。但是,如果BER測(cè)試器在眼睛交叉點(diǎn)附近的位置檢查比特,它將增加發(fā)現(xiàn)一個(gè)由通信抖動(dòng)引起的一點(diǎn)錯(cuò)誤的可能性。

振動(dòng)分析儀

然而,BER測(cè)試人員可能沒有提供足夠的信息,說(shuō)明其特征或來(lái)源的通信抖動(dòng)。振動(dòng)分析儀(常被稱為時(shí)序-間隔分析儀或信號(hào)完整性分析儀)可以測(cè)量任何時(shí)鐘信號(hào)中的振動(dòng),并向您提供信息,可以幫助您排除故障。這些儀器也使用震動(dòng)特性來(lái)預(yù)測(cè)在很小的時(shí)間比一個(gè)測(cè)試器的貝爾。

您會(huì)發(fā)現(xiàn),對(duì)于測(cè)試高速數(shù)據(jù)交換總線中使用的設(shè)備(如光纖通道、塞利亞拉塔、英菲尼班德和拉帕迪歐)的數(shù)據(jù)速率最高可達(dá)3.125比特/秒(參考文件),震動(dòng)分析儀是非常有用的。因?yàn)檎駝?dòng)分析儀在幾秒鐘內(nèi)就預(yù)測(cè)了貝爾,所以它們對(duì)生產(chǎn)線測(cè)試很有用,許多ATE制造商將在他們的測(cè)試系統(tǒng)中安裝一個(gè)由客戶指定的振動(dòng)分析儀。

振動(dòng)分析器檢測(cè)信號(hào)的邊緣并測(cè)量它們之間的時(shí)間。在獲取定時(shí)數(shù)據(jù)后,通信抖動(dòng)分析儀運(yùn)行生成直方圖、頻率圖和其他數(shù)據(jù)視覺圖像的算法。這些圖表經(jīng)常顯示出導(dǎo)致干擾信號(hào)的線索。通過(guò)對(duì)直方圖和頻率圖的計(jì)算,振動(dòng)分析儀將總震動(dòng)分解為其成分--隨機(jī)震動(dòng)和確定性通信抖動(dòng)。

顯示一種確定性的通信抖動(dòng),它有一個(gè)特定的源。干擾信號(hào)相位對(duì)上端的參考信號(hào)進(jìn)行調(diào)制,從而在下端的被測(cè)信號(hào)中產(chǎn)生顫動(dòng)。振動(dòng)分析儀可以計(jì)算在震動(dòng)(階段1-4)中存在的頻率.一旦你知道了震動(dòng)頻率,你就能經(jīng)常隔離震動(dòng)源并減輕它的影響。如果干擾信號(hào)的頻率與另一個(gè)時(shí)鐘頻率相對(duì)應(yīng),例如,您可以通過(guò)添加EMI屏蔽或以其他方式隔離源來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。

示波器

兩種類型的示波器被證明是有用的通信抖動(dòng)測(cè)量和分析。要測(cè)試設(shè)備、電纜、子系統(tǒng)或系統(tǒng)的通信速度達(dá)到3.125比特/秒(目前通過(guò)銅傳輸數(shù)據(jù)的最高速度),可以使用實(shí)時(shí)采樣示波器。像震動(dòng)分析儀一樣,這些范圍可以測(cè)量任何時(shí)鐘信號(hào)中的震動(dòng),而不僅僅是通信中使用的。

要對(duì)光學(xué)信號(hào)進(jìn)行測(cè)量,例如OC-192和10千兆以太網(wǎng)(9.952千兆比特/秒)或OC-768(39.808千兆比特/秒),你需要一個(gè)采樣范圍的50千兆赫至75千兆赫帶寬,例如安捷倫數(shù)字通信分析儀或TEK通信信號(hào)分析儀。您也可以在電信數(shù)據(jù)信號(hào)上使用這些范圍。

高帶寬的采樣范圍,使它們有用的測(cè)量通信抖動(dòng)在最高的比特率今天使用。由于他們的采樣率低(150K/s或更低),他們需要重復(fù)的信號(hào),如PRBS模式,以建立眼影圖,他們可以根據(jù)這些信號(hào)建立通信抖動(dòng)的直方圖。

示波器制造商提供關(guān)于其范圍的JIT分析軟件,(你也可以用一個(gè)通信抖動(dòng)分析器得到這種類型的分析。最上面的軌跡表示每127位重復(fù)的OC-48(2.488比特/秒)PRBS模式。在第二個(gè)跟蹤中,作用域根據(jù)軟件生成的理想時(shí)鐘計(jì)算每一位的時(shí)間錯(cuò)誤。

時(shí)誤圖實(shí)際上是數(shù)據(jù)流的瞬時(shí)相位圖。它顯示了振動(dòng)包含一個(gè)周期分量。一個(gè)快速的傅立葉變換的時(shí)間-錯(cuò)誤圖(藍(lán)色的第三跟蹤,),縮放到1兆赫/did,揭示了震動(dòng)的頻率。該頻率可能與開關(guān)電源的時(shí)鐘頻率相對(duì)應(yīng),也可能來(lái)自系統(tǒng)數(shù)據(jù)電纜中的串?dāng)_。

顯示范圍可以提供的另一個(gè)數(shù)據(jù)示例。這張眼圖交叉點(diǎn)的直方圖顯示了兩個(gè)峰的分布。這兩個(gè)峰值表示確定性的震動(dòng),它來(lái)自外部的干擾源,例如開關(guān)電源。你可以經(jīng)常追蹤決定性的通信抖動(dòng)回到它的來(lái)源。上面"通信抖動(dòng)課程"中列出的"通信抖動(dòng)基本原理小冊(cè)子"為決定論的通信抖動(dòng)提供了一個(gè)很好的解釋。其他類型的通信抖動(dòng)--隨機(jī)顫動(dòng)--遵循高斯分布,您無(wú)法確定它的來(lái)源。

你需要三個(gè)嗎?

當(dāng)你需要為一個(gè)實(shí)驗(yàn)室或生產(chǎn)設(shè)施配備測(cè)量器時(shí),你必須決定要購(gòu)買多少這樣的儀器。你可能認(rèn)為你可以放棄測(cè)試器和搖擺分析器,只購(gòu)買一個(gè)范圍。因?yàn)槭静ㄆ髟诓ㄐ紊喜杉幌盗袠悠?所以它可以顯示比測(cè)試機(jī)和沒有顯示器的振動(dòng)分析儀更多的關(guān)于信號(hào)的信息。通過(guò)觀察整個(gè)波形,而不僅僅是邊緣,一個(gè)范圍可以提供關(guān)于信號(hào)的幅值及其時(shí)序的信息。

在缺點(diǎn)上,采集所有這些樣本意味著,當(dāng)測(cè)量震動(dòng)時(shí),你會(huì)得到包含幅值信息的樣本(盡管今天的作用域包含了足夠的內(nèi)存,可以用于許多快速測(cè)量應(yīng)用程序)。你將不會(huì)得到所有額外的信息,以通信抖動(dòng)分析器或貝爾測(cè)試器,但其他的儀器給你更多的邊緣樣品。

你會(huì)聽到設(shè)備制造商關(guān)于使用哪種儀器的矛盾說(shuō)法。BE測(cè)試儀制造商會(huì)告訴你,只有他們的設(shè)備給你足夠的樣品。JIT分析器制造商會(huì)告訴你,望遠(yuǎn)鏡不能給你足夠的樣品,以精確測(cè)量通信抖動(dòng)。范圍制造商會(huì)爭(zhēng)辯說(shuō)范圍有足夠的內(nèi)存來(lái)完成這項(xiàng)工作,只有范圍能讓你看到信號(hào)的幅度。特克特龍公司的產(chǎn)品經(jīng)理蒂姆?馬格森說(shuō):"在一些實(shí)驗(yàn)室里,這三種設(shè)備由于其獨(dú)特的功能都可以發(fā)揮作用。"

最近,一些測(cè)試設(shè)備制造商開發(fā)了混合儀器。傳統(tǒng)上只報(bào)告比特錯(cuò)誤的測(cè)試人員現(xiàn)在進(jìn)行了一些震動(dòng)分析,有些甚至包括采樣示波器。震動(dòng)分析儀現(xiàn)在可能還包括采樣示波器，這些抽樣范圍讓您查看眼圖,但它們沒有從獨(dú)立的抽樣范圍獲得的帶寬。目前混合儀器的范圍帶寬最高為6千兆赫。實(shí)時(shí)和等時(shí)采樣范圍現(xiàn)在提供了軟件,測(cè)量震動(dòng)和估計(jì)。這里的關(guān)鍵詞是"估算",因?yàn)槟阒豢梢杂脺y(cè)試儀來(lái)獲得一個(gè)真實(shí)的BR。