分析高速數(shù)據(jù)通信接口是一項重要任務(wù)，可確保信號完整性。這種分析的一個主要挑戰(zhàn)在于連接物理接口和示波器，因為大部分?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，但這會影響信號完整性測量。帶有高級抖動選件的RTP和最新RTO6示波器可以分析和分離抖動影響。此外，該選件自身還可以評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。

羅德與施瓦茨解決方案

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

此外，RTP-K133/RTO-K133高級抖動選件具有兩個新功能，將分析擴展到了常見的抖動參數(shù)之外：

? 合成眼圖：讓用戶探索特定抖動參數(shù)對數(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 ）中通過擴頻時鐘（SSC ）和無抖動添加生成的差分信號

（ 8. 125 Gbps，PRBS31）。信號在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）驗證階躍響應(yīng)。

以相同的方式分析抖動至關(guān)重要，接收機將接收數(shù)據(jù)并為其計時。因此，示波器會捕獲差分發(fā)射數(shù)據(jù)，并利用硬件時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)（CDR）觸發(fā)數(shù)據(jù)信號（參見圖1）。注意，RTP高性能示波器具有高達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)周期性抖動分析需要的最小頻率分辨率 設(shè)置合適的采集時間。為了實現(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）），因此采集時間為50??μs。抖動分解算法將差分通道作為不歸零（NRZ）信號進行 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分解結(jié)果，并以直方圖的形式顯示 統(tǒng)計數(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。此估計將未經(jīng)校準(zhǔn)的測試夾具納入考量。

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

? 配置的階躍響應(yīng)時長越長，計算時間越長。

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

? 眼圖的運行時長應(yīng)大于階躍響應(yīng)時長。

用戶可以使用光標(biāo)和自動測量等熟悉的工具來分析階躍響 應(yīng)。本例中使用光標(biāo)測量上升時間。通過測量上升時間tr， 用戶可以根據(jù)有效用于單級低通濾波器的 fB = 0.35???tr 公式 估計通道帶寬fB。因此，可以在頻域中進行更加詳細(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算值的列表。

除了直方圖和估計的階躍響應(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(,)

? Step2FreqRespNormPhi(,,

)

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°。

圖4：比較VNA測得的S21 和示波器的傳遞函數(shù)估計值。

摘要

RTP和最新RTO6示波器分析數(shù)字高速信號的信號完整性。示波器精確測量TJ、RJ、PJ和DDJ等常見的抖動成分。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，因此針對傳輸路徑的各個部分單獨進行特性測量頗具挑戰(zhàn)性，且信號驅(qū)動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。

參考

[1] A.M.Nicolson，“在時域測量中形成階躍響應(yīng)的快速傅里葉變換”(Forming the fast Fourier transform of a step response in time-domain metrology)，《電子快報》， 第9卷，第14期，第317頁，1973年。