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专治抖动!查找和诊断功率完整性问题导致的抖动


  来源: 泰克科技 时间:2020-10-13 编辑:清风
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分析抖动,可以直达漏洞的根本原因。我们通常会同时在时域和频域中分析抖动和功率。通过对比TIE频谱中的PJ (周期性抖动)频率与功率纹波频谱中的杂散信号,我们可以快速准确地识别PDN(配电网络)引起的信号问题。


抖动是相对于系统时钟测量的。采用嵌入式时钟的系统,会降低低频抖动,但必须使用能够仿真精密时钟恢复方式的示波器来分析这些系统。6系列增强型混合信号示波器MSO6B既有用户可编程的时钟恢复方式,又有标准指定的时钟恢复方式。除抖动和功率完整性功能外,MSO6B高带宽和低噪声使其特别适合进行调试工作。


MSO6B


本文使用MSO6B来演示抖动和电源轨道测量,因为其引起的噪声低,特别适合这些测量。该示波器配有数字功率管理(DPM)选项和高级抖动分析(DJA)。


信号完整性和功率完整性对误差的影响


数字误差是由抖动和噪声引起的。噪声是一种广义上的概念,指信号幅度变化。抖动是位跳变的定时相对于数据速率时钟的变化,也就是所谓的时间间隔误差(TIE)。抖动是由相噪和幅度噪声到抖动转换引起的。噪声到抖动转换会引发串扰、EMI (电磁干扰)、随机性噪声等问题。


信号完整性分析集中在发射机、基准时钟、通道和接收机的BER (误码率)性能上。功率完整性分析集中在PDN提供恒压电源轨道和低阻抗回路的能力上。信号完整性和功率完整性有着广泛的相关性。PDN可能会导致噪声和抖动。电路设计和各种元器件,如芯片封装、引脚、轨迹、通路、连接器,都会影响PDN的阻抗,进而影响提供的功率质量。


调试信号完整性问题先从眼图开始


硬件调试可能要先从眼图分析开始。眼图由相对于时钟的多个重叠的波形组成,如图1所示。交点的水平宽度表示抖动,眼图顶部和底部的垂直宽度表示噪声。眼图张开很宽,则对应BER低。执行模板测试是测量信号质量的一种简便方式。


图1. 眼图,顶部是模板测试,底部是对应的波形


某些标准指定了一个模板,可以简单地评估被测器件上的信号完整性。在MSO6B上,可以从基于标准的模板列表中选择模板,也可以以自定义的方式建立模板。遗憾的是,通过模板测试并不能保证系统在允许的最大BER (一般来说BER ≤ 1E-12)以下工作。


抖动分析


不管我们是否通过模板测试,如果信号完整性仍存在问题,那么我们就要执行抖动分析。图2把抖动分成不同的成分和子成分,图3显示了抖动摘要测量,从左上开始顺时针方向包括:浴缸图、眼图、TIE频谱和直方图、抖动测量结果和波形。


图2. 把抖动划分成不同的成分


图3. 抖动摘要截屏


在划分抖动时,首先要把TIE分布分成随机性成分和确定性成分,也就是RJ (随机性抖动)和DJ (确定性抖动)。DJ进一步划分成与数据中的位序列有关的抖动—DDJ (数据相关抖动),以及与其无关的抖动,如PJ (周期性抖动)。


如果眼图交点分布宽,那么表明抖动是随机性的。如果眼图表现为由许多近乎不同的线组成,那么表明眼图是DDJ,可能源于信号路径中的阻抗不匹配,但眼图分析在查找眼图闭合根本原因时几乎没有什么帮助。在配备选配的高级抖动分析(DJA)包时,MSO6B可以测量多种抖动类型,找到硬件漏洞,包括:TIE,RJ,DJ,DDJ,PJ,TJ (总抖动),EH (眼高),EW (眼宽),眼高,眼低。表1列出了不同的抖动类型及导致抖动的原因实例。


表1. MSO6B上执行的抖动测量及常见原因实例


时钟上的随机性抖动和周期性抖动


关键词:测量 抖动 示波器    浏览量:655

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