Современная электроника №5/2019

ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ 33 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2019 Рис. 5. Установка для измерений джиттера одиночного цифрового сигнала Рис. 6. Построение глазковой диаграммы на основе базовых функций осциллографа R&S RTO ся штатными пробниками при помо- щи переходников. Для управления выходными сигналами генератора используются файлы *.csv с установлен- ной в техническом описании структу- рой [8]. В этих файлах в шестнадцате- ричном виде задаётся последователь- ность состояний параллельной шины, образованной выводами D0–D7 внеш- ней платы генератора. В описанных ниже измерениях были использованы: ● осциллограф R&S RTO2064 с полосой рабочих частот до 6 ГГц и 4 канала- ми с опциями R&S RTO-B6 и RTO-K12; ● дифференциальные пробники R&S RT-ZD30 и R&S RT-ZD40 с полосой рабочих частот до 3 и до 6 ГГц соот- ветственно. Использование дифференциальных пробников в описанных ниже изме- рениях обусловлено исключительно удобством их подключения к внеш- ней плате R&S RTO-B6. Анализ джитте- ра можно проводить с использовани- ем любых пробников, существенно не ограничивающих полосу частот циф- рового сигнала. Построение глазковой диаграммы с помощью базовых функций осциллографа R&S RTO Для построения глазковой диаграм- мы (ГД) и проведения с её помощью измерений использовалась схема, пред- ставленная на рисунке 5. Она предусма- тривала прямое подключение выхода D0 генератора к входу осциллографа через пробник R&S RT-ZD30. Алгоритм формирования цифрового сигнала соответствовал шестнадцатеричной схеме 0х0 → 0х1 → … с периодическим повторением, т.е. последовательной смене нулей и единиц в битовом пото- ке. Его скорость составляла 20 Мбит/с при выходном напряжении 3,3 В. Результатыпостроения глазковой диа- граммы приведены на рисунке 6, где в таблице также показаныоценки некото- рых характеристик джиттера в соответ- ствии с установленными настройками измерений. Для улучшения отображения джиттера в настройках осциллографа была активирована функция послесве- чения с длительностью100 мс, которая позволяет визуально определить область вариаций цифрового сигнала. В таблице результатов измерений присутствуют три важных временны ′ х характеристики джиттера: пиковое, среднеквадратичное значение и наи- более вероятное значение джиттера (6 σ ). Эти значения составили 600, 100 и 500 пс, что близко к расчётным значе- ниям для нормального распределения. Отсюда следует, что джиттер исследуе- мого цифрового сигнала имеет случай- ный характер. По построенной ГД авто- матически измерены времена нараста- ния и спада, скорость битового потока, ширина и высота диаграммы, а также Q-фактор – отношение разности сред- них амплитуд логической единицы и логического нуля к сумме их среднеква- дратичных отклонений, являющееся обобщённой характеристикой качества цифрового сигнала с точки зрения его захвата приёмником. Любые деструк- тивные воздействия на цифровой сиг- нал, например повышенные потери в линии передачи, приводят к снижению Q-фактора. В рассматриваемом случае Q-фактор имеет значение 185, что сви- детельствует о незначительном влия- нии джиттера на захват логического состояния и подтверждается большим раскрытием «глаза». Для выбранного класса цифровых компонентов всегда можно опреде- лить минимально допустимые грани- цы ГД входного сигнала, при которых ещё осуществляется надёжный захват логического состояния. На этом прин- ципе основано тестирование по маске, задаваемой оператором. Для реализа- ции такого тестирования в осцилло- графе должна быть установлена опция R&S RTO-K12. Интерфейс осциллогра- фов R&S RTO позволяет задавать маску непосредственно в графическом виде при помощи сенсорного экрана, что удобно при тестировании цифровых устройств с сигналами разной амплиту- ды и битовой скоростью. В левой табли- це на рисунке 6 приведены результаты тестирования по маске, включающие количество прошедших и не прошед- ших тестирование бит. Таким образом, измерения цифро- вых сигналов по ГД в осциллографах серии R&S RTO фактически выполня- ются в автоматическом режиме и их результаты дают представление об основных характеристиках джиттера, однако для его глубокого статистиче- ского анализа требуется использова- ние опции R&S RTO-K12. Анализ джиттера с использованием опции R&S RTO-K12 Данный анализ выполнялся с исполь- зованием той же схемы подключения оборудования (см. рис. 5). Из всех пара- метров, которые она способна изме- рять в автоматическом режиме, были выбраны период, частота, межтактовый джиттер [8], а также джиттер длитель- ности логической единицы. Статисти- ка по данным параметрам приведена в таблице в нижней части рисунка 7. Она включает в себя текущее, минимальное, Короткие провода Выносная плата R&S RTO-B6 Пробник R&S RT-ZD40 K1 K2 K3 K4 Осциллограф R&S RTO2064 Канал 1 Джиттер Цифровые сигналы R&S RTO-B6 D7D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0