分析高速數(shù)據(jù)通信接口是一項(xiàng)重要任務(wù)，可確保信號(hào)完整性。這種分析的一個(gè)主要挑戰(zhàn)在于連接物理接口和示波器，因?yàn)榇蟛糠謹(jǐn)?shù)據(jù)通信接口不提供適用于射頻的測試接頭。這需要使用測試夾具連接高速數(shù)據(jù)通信中頻接口和示波器的射頻連接器，但這會(huì)影響信號(hào)完整性測量。帶有高級(jí)抖動(dòng)選件的RTP和最新RTO6示波器可以分析和分離抖動(dòng)影響。此外，該選件自身還可以評(píng)估測試夾具和跡線的影響，有助于用戶充分了解測試裝置的影響。

您的任務(wù)

您必須測量PCIe、USB、SATA或HDMI™等高速數(shù)據(jù)通信接口的特性。信號(hào)完整性是此特性測量的重要部分，困難之處在于將被測設(shè)備正確連接至測試與測量設(shè)備。這些設(shè)備可能是示波器、頻譜分析儀或矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀。

通常，這些接口專用于消費(fèi)類產(chǎn)品，所用的商用連接器不同于SMA連接器且成本低、射頻特性不明確。需要使用測試夾具連接接口和測試與測量設(shè)備，但是這些測試夾具會(huì)給測量帶來不容忽視的影響。去嵌技術(shù)是可行之選，但測量夾具的特性極具挑戰(zhàn)性。

解決方案

RTP和最新RTO6示波器能夠深入分析信號(hào)完整性。抖動(dòng)分析能夠細(xì)分關(guān)鍵參數(shù)。除了誤碼率（BER）以外，可以通過時(shí)域軌跡、頻域頻譜和統(tǒng)計(jì)直方圖查看所有參數(shù)。

此外，RTP-K133/RTO-K133高級(jí)抖動(dòng)選件具有兩個(gè)新功能，將分析擴(kuò)展到了常見的抖動(dòng)參數(shù)之外：

? 合成眼圖：讓用戶探索特定抖動(dòng)參數(shù)對(duì)數(shù)據(jù)眼圖的影響

? 傳輸通道階躍響應(yīng)的固有測量：包括被測設(shè)備、測試夾具和電纜的數(shù)據(jù)相關(guān)特性

本應(yīng)用說明描述了分析在誤碼率測試（ BERT ）中通過擴(kuò)頻時(shí)鐘（SSC ）和無抖動(dòng)添加生成的差分信號(hào) 

（ 8. 125 Gbps，PRBS31）。信號(hào)在PCIe Gen4 ISI電路板 (PCIe-VAR-ISI）上通過長跡線傳播。電路板引起的碼間干擾（ISI）是造成抖動(dòng)的主要因素。如本說明結(jié)尾所示， 這種特殊裝置能夠利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀（VNA）驗(yàn)證階躍響應(yīng)。

以相同的方式分析抖動(dòng)至關(guān)重要，接收機(jī)將接收數(shù)據(jù)并為其計(jì)時(shí)。因此，示波器會(huì)捕獲差分發(fā)射數(shù)據(jù)，并利用硬件時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)（CDR）觸發(fā)數(shù)據(jù)信號(hào)（參見圖1）。注意，RTP高性能示波器具有高達(dá)122 000波形/秒的一流波形捕獲率。

圖1：具有較大ISI的PRBS31的差分眼圖。

在分析之前，應(yīng)根據(jù)周期性抖動(dòng)分析需要的最小頻率分辨率 設(shè)置合適的采集時(shí)間。為了實(shí)現(xiàn)低至40 kHz的分辨率（在開 關(guān)電源（SMPS）范圍內(nèi)）和40 Gsample/s的采樣率，記錄長度設(shè)置為2 Msample（= 2 ×（采樣率）/（SMPS開關(guān)頻 率）），因此采集時(shí)間為50  μs。抖動(dòng)分解算法將差分通道作為不歸零（NRZ）信號(hào)進(jìn)行 分析。必要的CDR配置為含帶寬為16 MHz的二階鎖相環(huán) （PLL）。圖2中的表格顯示了抖動(dòng)分解結(jié)果，并以直方圖的形式顯示 統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)（TJ、RJ、PJ、DDJ1)）。與預(yù)期結(jié)果一樣，主要 以DDJ為主。BER 浴盆曲線說明BER測量值和計(jì)算值吻合良好。這種分解算法的新穎之處在于圖2中部所示的估計(jì)階躍響應(yīng)。階躍響應(yīng)是施加到通道傳遞函數(shù)的理想階躍引起的結(jié)果。此估計(jì)將未經(jīng)校準(zhǔn)的測試夾具納入考量。

用戶可以配置估計(jì)過程中的階躍響應(yīng)時(shí)長；在本例中，此時(shí)長設(shè)為75 UI。階躍響應(yīng)時(shí)長的設(shè)置遵循三個(gè)原則：

? 配置的階躍響應(yīng)時(shí)長越長，計(jì)算時(shí)間越長。

? 階躍響應(yīng)時(shí)長應(yīng)大于通道內(nèi)存。時(shí)長較長，有利于詳細(xì)分析階躍響應(yīng)。

? 眼圖的運(yùn)行時(shí)長應(yīng)大于階躍響應(yīng)時(shí)長。

用戶可以使用光標(biāo)和自動(dòng)測量等熟悉的工具來分析階躍響 應(yīng)。本例中使用光標(biāo)測量上升時(shí)間。通過測量上升時(shí)間tr， 用戶可以根據(jù)有效用于單級(jí)低通濾波器的 fB = 0.35 ⁄ tr 公式 估計(jì)通道帶寬fB。因此，可以在頻域中進(jìn)行更加詳細(xì)的分析。傳遞函數(shù)的超調(diào)、下垂和振鈴等現(xiàn)象在頻域中同樣可見。

圖2：TJ和RJ頻譜結(jié)果，包括列明周期性成分、TJ/RJ/PJ/DDJ直方圖以及浴盆測量值和計(jì)算值的列表。

除了直方圖和估計(jì)的階躍響應(yīng)外，圖3還以幅度（參見標(biāo)記M1）和相位（參見標(biāo)記M2）的形式顯示了頻域中階躍響應(yīng)的相關(guān)傳遞函數(shù)。為了根據(jù)階躍響應(yīng)計(jì)算頻域中的傳遞函數(shù)，數(shù)學(xué)菜單提供了一組函數(shù) [1]：

? Step2FreqRespNormMag(<channel>,<points>)

? Step2FreqRespNormPhi(<channel>,<points>,<delay>)

圖3：被測設(shè)備和測試夾具的階躍響應(yīng)以及幅度和相位轉(zhuǎn)換。

與預(yù)期結(jié)果一樣，幅度顯示出頻率相關(guān)衰減，原因主要在于介電損耗。趨膚效應(yīng)非常小。相位顯示出跡線分散。由于通道帶寬有限，因此兩條跡線中超出16 GHz的數(shù)值均為噪聲。8.125 GHz處出現(xiàn)因數(shù)據(jù)率引起的偽影。

此測量與VNA測量進(jìn)行了比較。PCIe Gen4 ISI電路板產(chǎn)生ISI，因此在頻域中測量相關(guān)跡線（差分），并比較傳遞函數(shù)和散射參數(shù)差分/差分（S21 DD）（參見圖 4）。

兩種測量均在0 Hz至16 GHz范圍內(nèi)顯示出吻合良好。幅度偏差小于1 dB，相位偏差不足5&deg;。
 

圖4：比較VNA測得的S21 和示波器的傳遞函數(shù)估計(jì)值。

摘要

RTP和最新RTO6示波器分析數(shù)字高速信號(hào)的信號(hào)完整性。示波器精確測量TJ、RJ、PJ和DDJ等常見的抖動(dòng)成分。示波器自身還可以分析引起DDJ的傳遞函數(shù)。由于操作不便，因此針對(duì)傳輸路徑的各個(gè)部分單獨(dú)進(jìn)行特性測量頗具挑戰(zhàn)性，且信號(hào)驅(qū)動(dòng)器的輸出阻抗在頻率范圍內(nèi)通常未知。因此，固有的傳遞函數(shù)測量是了解DDJ根源的關(guān)鍵要素。