用示波器测量确定性抖动

文章摘要： 为抖动测量而设计的专用测试设备各种各样，但价格都非常高，而且对某些应用来说太过专业而不适用。其实利用普通数字采样示波器，设计人员也能准确快速地进行确定性抖动测量，成本比所预计的要低很多。本文介绍针对较短的测试序列如何用示波器进行抖动测量。 准确的抖动测量对以太网和光通路元件来说是一个挑战。抖动可以分成两类，即随机性(无界限)抖动和确定性(有界限)抖动。确定性抖动(DJ)包括在受控条件下能够重现的所有抖动，可以再细分为周期抖动(PJ)、测试序列模板造成的抖动(PDJ)、脉宽失真(DCD)和有限无关联抖动。 产生确定性抖动的主要原因有： 1．基准电平模糊。由系统低频截止点引起，

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    为抖动测量而设计的专用测试设备各种各样，但价格都非常高，而且对某些应用来说太过专业而不适用。其实利用普通数字采样示波器，设计人员也能准确快速地进行确定性抖动测量，成本比所预计的要低很多。本文介绍针对较短的测试序列如何用示波器进行抖动测量。

 

　　 准确的抖动测量对以太网和光通路元件来说是一个挑战。抖动可以分成两类，即随机性(无界限)抖动和确定性(有界限)抖动。确定性抖动(DJ)包括在受控条件下能够重现的所有抖动，可以再细分为周期抖动(PJ)、测试序列模板造成的抖动(PDJ)、脉宽失真(DCD)和有限无关联抖动。

 

　　 产生确定性抖动的主要原因有：

 

　　 1．基准电平模糊。由系统低频截止点引起，它会在长串连续同样数字(CID)附近产生抖动。

 

　　 2．系统带宽不足。这会阻止某些脉冲达到稳态水平，在分隔的脉冲(如..010..或..101..数据序列)上引起抖动。

 

　　 3．放大器偏置。可在每次数据转换时引起脉宽变形。

 

　　 4．非线性放大器效应。它会产生不可预测的抖动影响，经常在长串CID之后引起抖动。

 

　　 5．电源噪声和串扰。会产生与数据输入无关的抖动(有时称作有限无关联抖动)。

 

　　 光纤通讯系统中，抖动会在每个元件上累积。在接收端，时钟和数据恢复电路(CDR)分析数据并分解出串行速率时钟，CDR上的抖动表现为时钟速率小频率变化。缓慢的变化(小频率抖动)很容易跟踪，而快速变化(高频抖动)则不那么容易。如果接收端有太多高频抖动，时钟就不能分解出来，于是在数据通信中出现大量错误。

 

　　 抖动余量考虑

 

　　 为防止上面所说的这种情况出现，系统设计人员应考虑采用抖动余量。注意确定性抖动是线性增加的(在最坏情况下所有抖动源都加在一起)，而随机性抖动则以几何倍数增加(平方和再开方)，这里假设引起随机性抖动的噪声源是独立无关的。将抖动元件分开会使每个元件产生的抖动更加随机，这有几个好处，包括链接距离更长及元件成本更低。

 

　　 应注意的是，确定性抖动测量误差总是使元件确定性抖动显得更大，而且是直接从余量中减去，随机性抖动测量误差没有这么严重，所以更需要准确测量确定性抖动。

 

　　 测量确定性抖动需要知道一个数据模板序列。K28.5是测量光纤通道和工作在1Gb/s到3.125Gb/s以太网系统抖动通常指定的序列模板，该序列是8B/10B译码表中的一个特殊字符，经常表示一帧的开始或结束。重复的K28.5序列(轮流由K28.5+和K28.5-构成)含有数据串0011111010110000010，它有五个连续的1和五个连续的0(8B/10B译码数据中最长连续同样数字)，它还含有分开的1-010和0-101。

 

　　 重复的K28.5序列可用于测量因基准电平模糊、低带宽和偏置引起的确定性抖动，其它序列更适合于测量非线性影响引起的抖动。

 

　　 抖动测量

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