Современная электроника №4/2019

ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ 49 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 4 2019 однако не даёт возможности рассчи- тать случайные составляющие джит- тера. Аналогичные оценочные расчёты могут быть сделаны для периодическо- го джиттера. Таким образом, основная ценность расчётной оценки джиттера состоит не в определении его реально- го уровня, а в выработке действенных мер по его снижению. Спектральныйметод анализа джитте- ра может реализовываться как с выделе- нием опорнойформы спектрограммы, так и без него. Для получения опорной формы сигнала выполняется усреднение по ряду спектрограмм, для чего удобно использовать приборы реального вре- мени. На основе результатов сравнения опорнойформы спектрограммы с теку- щей реализациейформируется разност- ная функция, для которой использует- ся быстрое преобразованиеФурье. При такомподходе оказывается возможным выделить некоторые закономерности в формировании джиттера, например его периодичность. Для реализации подоб- ных измерений необходимо специаль- ное программное обеспечение. Второй вариант анализа джиттера на основе представления сигналов в частотной области основан на класси- ческом спектральном анализе с полосой разрешения от 1 Гц и менее с режимом удержания минимума. О величине джит- тера судят поширине области миниму- ма между первым и вторым лепестками спектрограммы. Если она лежит в интер- вале частот f 1 … f 2 , то битовый интервал меняется в пределах значений 1/ f 2 …1/ f 1 , что в некотором приближении и харак- теризует джиттер. Общими недостатка- ми спектральных методов являются их высокая погрешность и недостаточ- ная информативность, т.к. по получае- мым результатам трудно судить о степе- ни соответствия сигналов нормам обе- спечения их целостности. Некоторые характеристики джитте- ра можно получить с использованием логического анализатора, например разброс значений битового интерва- ла для логических нулей и единиц при заданном значении порогового уров- ня. Логические анализаторы удобно использовать при анализе джиттера, вызванного перекрёстными помеха- ми, сопоставляя по времени формаль- ное представление цифровых сигна- лов в исследуемой и соседних линиях. На анализе во временно ′ й области базируются особые способы представ- ления информации о цифровых сиг- налах, которые позволяют измерять типичные характеристики джитте- ра. Ими являются глазковая диаграм- ма (ГД), вероятностная гистограмма и U-образная кривая. Глазковая диаграм- ма – это суммарный вид ряда битовых периодов измеряемого сигнала, нало- женных друг на друга. Если в середи- не ГД расстояние между максимумом и минимумом достаточно велико, то воз- никновение битовой ошибки малове- роятно. С помощью ГД могут быть изме- рены качественные и количественные параметры джиттера. Так, например, множество отдельных фронтов и спа- дов говорит о датазависимом джиттере. Для построения ГД обычно не требу- ется использование дополнительных сигналов синхронизации, посколь- ку в средства измерений уже заложен специальный алгоритм восстановле- ния тактовой частоты. Минимальными требованиями к осциллографу являют- ся высокое качество синхронизации и наличие послесвечения экрана. Одна- ко для получения численных характе- ристик джиттера удобнее использовать функцию автоматических измерений. Если положение фронтов и спадов варьируется значительно, то опреде- лить временну ′ ю протяженность бито- вого интервала бывает затруднительно. Решить эту задачу с приемлемой точ- ностьюпозволяют измерения на осно- ве вероятностной гистограммы. Она характеризует плотность вероятно- сти расположения фронта или спада в выбранном месте развёртки. Гистограм- мы используются для углублённого ана- лиза при поиске неисправностей в ЦУ и при необходимости могут быть соотне- сены с режимами работы линий пере- дачи для последующей корректировки топологии печатного узла. Например, если функция плотности вероятности имеет два максимума, то это означа- ет наличие двух конкурирующих пар фронтов и спадов и свидетельствует о детерминированном джиттере. Гисто- граммы являются одним из самых дей- ственных способов оценки эффектив- ности мер по снижению джиттера. U-образная кривая представляет собой график зависимости частоты ошибок по битам от положения проб- ной точки на протяжении битового интервала. Обычно она имеет симме- тричнуюформу. Вблизи краёв ГД веро- ятность ошибок максимальна и сравни- тельно постоянна, и это обычно объ- ясняют случайным джиттером. Если U-образная кривая имеет выбросы, то это свидетельствует о детерминирован- ном джиттере. При перемещении точки анализа к середине битового интервала вероятность битовой ошибки резко сни- жается. Данный метод позволяет разде- лять джиттер по природе его возникно- вения. По U-образной кривой опреде- ляют границы безошибочной передачи данных, а также запас устойчивости по джиттеру. Спадающая часть U-образной кривой обычно по форме соответству- ет функции нормального распределе- ния, и по ней можно оценить статисти- ческие параметры случайного джиттера. Как следует из изложенного, наиболее нагляднымиинформативнымявляется анализ джиттера на основе представле- ния цифровых сигналов во временно ′ й области. Данныйметод обладает понят- ной физической интерпретацией. Поскольку анализ джиттера является однойиз самых актуальных задач отлад- ки высокоскоростных ЦУ, то для этого существуют специальные программ- ные опции, работающие с аппаратны- ми платформами современных осцил- лографов. Примером таких расшире- ний является опция анализа джиттера R&S RTO-K12, обеспечивающая изме- рения его характеристик в автоматиче- ском режиме в соответствии с настрой- ками пользователя. Во второй части статьи будут опи- саны функциональные возможности и особенности опции R&S RTO-K12, а также рассмотрены конкретные при- меры анализа джиттера с применени- ем данной опции. Л ИТЕРАТУРА 1. Новожилов О.П. Основы цифровой тех- ники. – М.: Радиософт, 2004. – 528 с. 2. Эннс В.И., КобзевЮ.М. Проектирование КМОП-микросхем. Краткий справоч- ник разработчика. 2-е изд. – М.: Горячая линия-Телеком, 2015. – 454 с. 3. Кечиев Л.Н. Проектирование печатных плат для цифровой быстродействующей аппаратуры. –М.: ГруппаИДТ, 2007. – 616 с. 4. Кечиев Л.Н. Печатные платы и узы гига- битной электроники. – М.: Грифон, 2017. – 424 с. 5. Лемешко Н.В., Кечиев Л.Н., Захарова С.С. IBIS-модели и их применение в задачах ЭМС. – М.: Грифон, 2016. – 192 с. 6. Коледов Л.А. Технология и конструкция микросхем, микропроцессоров и микро- сборок. – М.: Лань, 2007. – 400 с. 7. Алексеев О.В., Головков А.А., Пивова- ров И.Ю. и др. Автоматизация проектиро- вания радиоэлектронных средств. Учеб- ное пособие для вузов. – М.: Высшая шко- ла, 2000. – 400 с.