抖動是相對于系統(tǒng)時鐘測量的。采用嵌入式時鐘的系統(tǒng)，會降低低頻抖動，但必須使用能夠仿真精密時鐘恢復方式的示波器來分析這些系統(tǒng)。6系列增強型混合信號示波器MSO6B既有用戶可編程的時鐘恢復方式，又有標準指定的時鐘恢復方式。除抖動和功率完整性功能外，MSO6B高帶寬和低噪聲使其特別適合進行調(diào)試工作。

 

本文使用MSO6B來演示抖動和電源軌道測量，因為其引起的噪聲低，特別適合這些測量。該示波器配有數(shù)字功率管理(DPM)選項和高級抖動分析(DJA)。雖然我們以6系列B MSO為例，但5系列MSO也提供了相同的測量功能。

 

信號完整性和功率完整性對誤差的影響

 

數(shù)字誤差是由抖動和噪聲引起的。噪聲是一種廣義上的概念，指信號幅度變化。抖動是位跳變的定時相對于數(shù)據(jù)速率時鐘的變化，也就是所謂的時間間隔誤差(TIE)。抖動是由相噪和幅度噪聲到抖動轉(zhuǎn)換引起的。噪聲到抖動轉(zhuǎn)換會引發(fā)串擾、EMI (電磁干擾)、隨機性噪聲等問題。

 

信號完整性分析集中在發(fā)射機、基準時鐘、通道和接收機的BER (誤碼率)性能上。功率完整性分析集中在PDN提供恒壓電源軌道和低阻抗回路的能力上。信號完整性和功率完整性有著廣泛的相關性。PDN可能會導致噪聲和抖動。電路設計和各種元器件，如芯片封裝、引腳、軌跡、通路、連接器，都會影響PDN的阻抗，進而影響提供的功率質(zhì)量。

 

調(diào)試信號完整性問題要先從眼圖開始

 

硬件調(diào)試可能要先從眼圖分析開始。眼圖由相對于時鐘的多個重疊的波形組成，如圖1所示。交點的水平寬度表示抖動，眼圖頂部和底部的垂直寬度表示噪聲。眼圖張開很寬，則對應BER低。執(zhí)行模板測試是測量信號質(zhì)量的一種簡便方式。

 

某些標準指定了一個模板，可以簡單地評估被測器件上的信號完整性。在MSO6B上，可以從基于標準的模板列表中選擇模板，也可以以自定義的方式建立模板。遺憾的是，通過模板測試并不能保證系統(tǒng)在允許的最大BER (一般來說BER ≤ 1E-12)以下工作。

 

 

圖1. 眼圖，頂部是模板測試，底部是對應的波形。

 

抖動分析

 

不管我們是否通過模板測試，如果信號完整性仍存在問題，那么我們就要執(zhí)行抖動分析。圖2把抖動分成不同的成分和子成分，圖3顯示了抖動摘要測量，從左上開始順時針方向包括：浴缸圖、眼圖、TIE頻譜和直方圖、抖動測量結果和波形。

 

在劃分抖動時，首先要把TIE分布分成隨機性成分和確定性成分，也就是RJ (隨機性抖動)和DJ (確定性抖動)。DJ進一步劃分成與數(shù)據(jù)中的位序列有關的抖動—DDJ (數(shù)據(jù)相關抖動)，以及與其無關的抖動，如PJ (周期性抖動)。

 

如果眼圖交點分布寬，那么表明抖動是隨機性的。如果眼圖表現(xiàn)為由許多近乎不同的線組成，那么表明眼圖是DDJ，可能源于信號路徑中的阻抗不匹配，但眼圖分析在查找眼圖閉合根本原因時幾乎沒有什么幫助。在配備選配的高級抖動分析(DJA)包時，MSO6B可以測量多種抖動類型，找到硬件漏洞，包括：TIE，RJ，DJ，DDJ，PJ，TJ (總抖動)，EH (眼高)，EW (眼寬)，眼高，眼低。表1列出了不同的抖動類型及導致抖動的原因?qū)嵗?/div>