1、市場趨勢(shì)和測(cè)量需求趨勢(shì)
為了應(yīng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器和存儲(chǔ)速度和容量的快速提高的需求，促進(jìn)了100GbE，400Gbp和1Tbps的通信系統(tǒng)的開發(fā)。而超過30Gbps的速率接口被這些系統(tǒng)所采用。
當(dāng)處理高于30Gbps速率的信號(hào)時(shí)，相比傳統(tǒng)較低速信號(hào)具有更大的挑戰(zhàn)。本文描述了如何處理時(shí)鐘和數(shù)據(jù)信號(hào)的傳輸差異，進(jìn)行高速信號(hào)的抖動(dòng)容限測(cè)試，以及處理高速傳輸?shù)牟罘中盘?hào)。
2、測(cè)試準(zhǔn)備
準(zhǔn)確的測(cè)量要求正確使用測(cè)量儀器。此外，也需要正確理解儀器的限制。超過這些限制的測(cè)量通常測(cè)量的是儀表自身的特性，而非待測(cè)件(DUT)的特性。例如，當(dāng)使用采樣示波器進(jìn)行波形測(cè)量時(shí)，如果波形內(nèi)包含由采樣示波器帶寬范圍外的頻率分量，那么輸入波形的真實(shí)特性不會(huì)被顯示，相反，顯示的是采樣示波器的特性。
對(duì)于抖動(dòng)容限測(cè)試來說也是類似的，如果在測(cè)試中抖動(dòng)超過了儀器中設(shè)置抖動(dòng)容限，儀器的抖動(dòng)容限而非DUT的抖動(dòng)容限會(huì)被顯示在結(jié)果中。如果測(cè)試儀器內(nèi)部包含有D-flip-flop,FIFO,或者其他重定時(shí)電路或者類似時(shí)鐘恢復(fù)的PLL電路，此類電路會(huì)成為抖動(dòng)容限測(cè)試的瓶頸。當(dāng)進(jìn)行抖動(dòng)容限測(cè)試時(shí)，知道測(cè)量儀器的實(shí)際測(cè)試性能限制非常有必要。
即使在測(cè)量系統(tǒng)中的測(cè)量儀器有足夠的抖動(dòng)容限，測(cè)試結(jié)果也許會(huì)比DUT實(shí)際特性更差，取決于實(shí)際設(shè)置。最近數(shù)據(jù)信號(hào)速率提升要求嚴(yán)格評(píng)估抖動(dòng)的影響，以保護(hù)信號(hào)傳輸質(zhì)量。由于噪聲環(huán)境的不利影響(例如來自電源、熱量及PLL)，測(cè)試器件抖動(dòng)的注入變得愈發(fā)復(fù)雜和快速，并且總抖動(dòng)量呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。在這些條件下，抖動(dòng)容限測(cè)試必須考慮過去不會(huì)構(gòu)成大問題的項(xiàng)目的影響，例如測(cè)試系統(tǒng)中時(shí)鐘和數(shù)據(jù)信號(hào)的路徑長度差異。
下一節(jié)介紹處理時(shí)鐘和數(shù)據(jù)路徑長度時(shí)的注意事項(xiàng)。
3、時(shí)鐘和數(shù)據(jù)路徑長度的差異
本節(jié)描述測(cè)量系統(tǒng)中時(shí)鐘和數(shù)據(jù)路徑長度，以脈沖碼型發(fā)生器(PPG)通過待測(cè)件和時(shí)鐘恢復(fù)單元(CRU)鏈接至誤碼檢測(cè)器(ED)為例。
圖 3.1:抖動(dòng)容限測(cè)試系統(tǒng)
DUT的數(shù)據(jù)輸出鏈接至CRU。CRU將數(shù)據(jù)信號(hào)分為兩路：一路通過直接通過，未改變信號(hào)后進(jìn)行輸出，另一路連接至?xí)r鐘恢復(fù)電路。CRU輸出數(shù)據(jù)信號(hào)，時(shí)鐘信號(hào)從數(shù)據(jù)信號(hào)中恢復(fù)。此處，比較了時(shí)鐘的定時(shí)和CRU的數(shù)據(jù)輸出。由于數(shù)據(jù)經(jīng)由CRU 被簡單分割，數(shù)據(jù)會(huì)通過一個(gè)更短的路徑。同時(shí)，時(shí)鐘信號(hào)基于數(shù)據(jù)信號(hào)恢復(fù)，時(shí)鐘恢復(fù)電路本身會(huì)有一些延時(shí)。因此，相較于數(shù)據(jù)信號(hào)，時(shí)鐘信號(hào)會(huì)有更長的路徑。
圖 3.2:CRUI/OTiming
圖3.2展示的并非突發(fā)數(shù)據(jù)輸入直到時(shí)鐘恢復(fù)的時(shí)間。而展示的是特定數(shù)據(jù)交叉點(diǎn)和相位對(duì)齊時(shí)鐘邊緣，其中Di是 CRU輸入數(shù)據(jù)， Do是CRU 輸出數(shù)據(jù)， Co是CRU恢復(fù)的時(shí)鐘輸出。
雖然使用實(shí)際CRU無法確定數(shù)據(jù)邊緣定時(shí)相位是否對(duì)齊，但如果相位對(duì)齊，邏輯上我們可以得出結(jié)論，即使在比較滿的比特率下，圖3.2中的Dt和Ct時(shí)間也不會(huì)改變。圖中Dt 是從數(shù)據(jù)輸入到CRU 至輸出的數(shù)據(jù)傳輸延遲，Ct是從數(shù)據(jù)輸入到CRU至恢復(fù)時(shí)鐘輸出的延遲。
雖然我們不能通過觀察單個(gè)比特率下的Co和Do波形，來確定Dt和Ct的邊傾角是否恒定，但是我們可以通過觀察多個(gè)比特率下的波形來識(shí)別Dt和Ct恒定的數(shù)據(jù)和時(shí)鐘邊緣。無論比特率如何，Dt和Ct之間的關(guān)系是恒定的，這種關(guān)系被稱為“絕對(duì)相位對(duì)齊”。
圖 3.3:CRUI/OTiming(低比特率)
