10G信号抖动测量的检定分析方法

分析仪。

实时示波器是电子研发和设计中最常用的测量工具之一，因此当需要分析研究抖动问题时，它很可能成为第一道“防线”。DSA/DPO可在其带宽和分辨率范围内进行几乎所有类型的抖动测量。

DSA/DPO具有抖动测量多功能性的原因在于：它可在多个DUT工作周期内捕捉很长的时间窗。由于示波器的采样存储器中保存着过去很长时间波形活动的历史记录，因此我们能对随着上升时间、脉冲宽度和各种抖动变化而变化的属性进行研究。

能处理10Gbps数据率的高端示波器的适用特性如下：

* 20 GHz带宽;

* 抖动本底噪声低，大约300fs(300 x 10-15s)，能够最小化DUT抖动测量对示波器的依赖性。

* 8位捕捉，提供了足以应对最新串行标准的动态范围，适合16级调制方案。

方程式的重要部分是能提供使抖动测量和分析自动完成的工具集。抖动测量属于一个精细学科，但也有助于提供专用的软件解决方案(假设示波器平台支持这种功能)。

有些应用的要求超过了实时DSA/DPO示波器的能力。这些仪器的实时带宽和分辨率必须与DUT的数据率及其谐波相当。此外，部分形式的多级调制对仪器区分不同级别的能力有苛刻的要求。这种情况下，采用另一种抖动测量工具将更为合适。

采样示波器

取样示波器给抖动测量提供了较宽的带宽。取样示波器可能是观察数据率高达60Gbps信号的唯一有效工具。而且，当需要捕捉相对较“慢”的信号谐波时，也适合采用取样示波器。

取样示波器根据重复性输入样本来构建波形采集，波形样本来源于无数个周期。许多类型的串行设备都能提供产生这种重复波形流的诊断回路，或者利用外部数据生成器作为驱动源。

取样示波器可配置应用特有的抖动/噪音分析软件包，以提供抖动分离、噪声分离和BER目测等抖动分析功能。

影响抖动测量的示波器特性

定时精度是单次定时测量最重要的技术要求，因为它决定着测量值有多接近实际值。它既考虑了可重复性，也考虑了分辨率。定时精度由许多因素决定，包括采样间隔、时基准确度、量化误差、内插误差、放大器垂直噪声和取样时钟抖动。其中任何一种因素都会造成定时误差，而所有因素共同作用构成增量时间精度(DTA)。高端示波器的DTA近似等于：

式中： A = 输入信号幅度(V)

trm =10~90%被测量的上升时间(s)

N=输入参考噪声(VRMS)

tj=中/短期孔径不确定性(sRMS)

TBA =时基准确度(2ppm)

持续时间(duration)=增量时间测量值(sec)

所有这些都假设是采用高斯滤波器响应产生的边沿波形。

特定仪器的特殊DTA信息可以通过查阅其手册找到。通常情况下，规范意味着对任何边-边的定时测量都可确定结果精度，对NIST是有保障并可追溯的。上面的方程式中含有标度、信号幅度、输入噪声和其他影响因素。DTA这个话题太复杂，无法在本文中进行全面的解释。不过，如果试图按飞秒级来检定定时系统，则应考虑DTA。

测量分辨率

测量分辨率定义了可靠检测测量变化的能力，不要把它和测量精度，甚至是测量重复性相混淆。在定时测量中，分辨率是辨别信号定时中细微变化的能力，而不管变化是有目的的，还是由噪音引起的。硬件计数器的位宽度、甚至计数器的电频宽等基本因素，都会限制定时分辨率。某些隐性的因素，如执行算术平均运算的软件等，也会对定时分辨率构成限制。

硬件定时器中，如像典型时间间隔分析器(TIA、SIA)等，其定时分辨率的硬件限制在数百飞秒。如果硬件计数器或等效电路的时钟定在5GHz，那它就无法检测到小于0.2ps的任何变化。这是器件的物理局限。

实时示波器的定时分辨率则受到采样率、内插精度和基于软件的数学运算库的限制。在使用50Gsps采样率和SIN(X)/X内插时，分辨率可能会达到几十飞秒。因为在这种情况下分辨率是基于数学运算库的，因此实际分辨率低于一飞秒(0.0001ps)。

分辨率体现着测量定时中极细微变化的能力，但这可能并不一定反映真实情况。想想，当测量变化小于仪器内的固有噪声时，会发生什么情况?因此，在测量小幅噪声或抖动时，必须考虑示波器系统的抖动本底噪声。只是简单地知道系统分辨率，对理解精度或示波器的整体能力的实际极限并没有什么帮助。
抖动本底噪声(JNF)

抖动本底噪声(JNF)是抖动测量时仪器固有的噪声。在示波器中JNF决定着可以检测到的抖动底限。JNF附近的抖动幅度客观上是无法观察到的。验证JNF的方法之一，便是测量没有噪声的、完美定好的信号。尽管理想的信号非常少见，不过可用来表征抖动本底噪声的适合信号源还是存在的。对于这种测试，我们推荐采用的常用仪器为低相位噪声的高精度射频发生器。还可采用反射脉冲不变的短接传输线，来测量