原创
全球第四代示波器述评之十五-ISOBER(1)
2009-3-29 00:50
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分类:
消费电子
全球第四代示波器述评之十五
—— 基于误码率的眼图测试, ISOBER
张昌骏 美国力科公司深圳代表处
摘要: 在实时示波器上测量高速数字信号的眼图时,常规的眼图测量方法很难测到 10 个比特的眼图,力科的 ISOBER 技术可在实时示波器上快速测量与分析很低误码率时的眼图轮廓,为高速串行信号设计提供了更好的分析与验证方法。
关键词: BER, 常规眼图测量, BER Eye Contour , ISOBER ,实时示波器
常规的眼图测量
眼图测试是高速串行信号物理层测试的一个重要项目。眼图是由多个比特的波形叠加后的图形,从眼图中可以看到:数字信号 1 电平、 0 电平,信号是否存在过冲、振铃?抖动是
否很
大?眼图的信噪比?上升下降时间是否对称(占空比)?眼图反映了大数据量时的信号质量,可以最直观的描述高速数字信号的质量与性能。如图 1 所示为某 1.25G 信号的眼图。可以看到该信号的抖动较大。另外,在很多高速数字信号的标准中,定义了不同测量点的眼图模板。图 1 的深蓝色部分是眼图模板,测量到的眼图不能触碰到该模板。
在实时示波器中,通常使用连续比特位的眼图生成方法。力科于 2002 年在业界最早采用连续比特位的眼图测试方法,使用软件 CDR 恢复时钟,能快速测量眼图和抖动。如下图 2 所示,第一步示波器采集到一长串连续的数据波形;第二步,使用软件 CDR 恢复时钟,用恢复的时钟切割每个比特的波形,从第 1 个、第 2 个、第 3 个、一直到第 n-1 个、第 n 个比特;最后一步是把所有比特重叠,得到眼图。在测量中需要注意的是当前的眼图是多少个比特生成的眼图? 在实时示波器中,通常使用连续比特位的眼图生成方法。力科于 2002 年在业界最早采用连续比特位的眼图测试方法,使用软件 CDR 恢复时钟,能快速测量眼图和抖动。如下图 2 所示,第一步示波器采集到一长串连续的数据波形;第二步,使用软件 CDR 恢复时钟,用恢复的时钟切割每个比特的波形,从第 1 个、第 2 个、第 3 个、一直到第 n-1 个、第 n 个比特;最后一步是把所有比特重叠,得到眼图。在测量中需要注意的是当前的眼图是多少个比特生成的眼图?
什么是 BER?
在数字电路系统中,发送端发送出多个比特的数据,由于多种因素的影响,接收端可能会接收到一些错误的比特(即误码)。错误的比特数与总的比特数之比称为误码率,即 Bit Error Ratio ,简称 BER 。误码率是描述数字电路系统性能的最重要的参数。在 GHz 比特率的通信电路系统中(比如 Fibre Channel 、 PCIe 、 SONET 、 SATA ),通常要求 BER 小于或等于 。 BER= 指的是发送 / 接收了 10 个比特,只允许 1 个比特出错。误码率较大时,通信系统的效率低、性能不稳定。影响误码率的因素包括抖动、噪声以及信号的速率。
基于误码率的眼图轮廓测试( BER Eye Contour )-力科称为 ISOBER
在上文中提到眼图是多个比特位的信号叠加得到的测量结果,所以测试中需要注意眼图是由多少个比特组成的?
使用常规的实时示波器来测量高速串行信号的眼图,在几秒钟内可以生成 1 万个比特叠加的眼图。力科示波器使用了创新的 XStream 专利技术,可以快速的生成眼图,以 SDA816Zi 测量 3.125Gbps 的 XAUI 信号为例,大概几秒就可以得到上百万个比特的眼图。即使如此速度,也很难直接测量到 10 个比特的数据叠加得到的眼图,与误码率联系在一起,即 BER=10 时的眼图轮廓。假设每 5 秒测量到 1M 个比特的眼图,测量 10 的眼图需要 5*10 秒 = 1388.8 小时,可见对于示波器来说,测量 BER=10 的眼图是很有挑战性的。如图 3 所示为叠加了 282 万个比特的眼图。
基于误码率的眼图轮廓测试又称为 BER Eye Contour 测试,在抖动测量的权威文档 MJSQ ( Methodologies for Jitter and Signal Quality Specification 的缩写)中提出用 BERT scan 方法来测量 BER Eye Contour (见 MJSQ Rev14.1 的 10.4.3 节)。误码率测试仪 BERT 通过不断调节延时时间得到在水平方向的特定决策点的误码率,同时可以测量到不同误码率的总体抖动,同理,在垂直方向调节门栏电压,可以得到特定电压的误码率。同时扫描水平方向的延时和垂直方向的门栏电压并测量误码率,即可得到眼图内任一个判决点的误码率,将相同误码率的点连线,即可得到某个误码率的眼图轮廓(通过 BERT 得到 BER Eye Contour 的详细介绍可以参考 BERT
厂商的相关技术资料)。
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