原创 全球第四代示波器述评之十五-ISOBER(2)

力科在2008年10月推出了新一代的串行数据分析选件——SDAII，SDAII可以测量某误码率的眼图轮廓，是目前实时示波器中唯一可以测量误码率眼图的解决方案。在力科示波器的操作界面如图4所示，在测量到眼图后，选择“Show IsoBER”，点击Start IsoBER Scan即可得到多个误码率下的眼图轮廓。缺省的误码率是从10的-6次方扫描到10的-12次方，起始BER和结束BER可自定义。     基于误码率的眼图轮廓测试在力科SDAII中称为ISOBER。

在力科示波器中，测量到一定数量比特叠加的眼图后，以眼的中心为原点，以若干条对角线对眼图进行切割，如图5所示的红色直线是对眼图进行切割，计算出眼图在每条切割线上的直方图，如图5中红色抛物线所示。使用MJSQ文档的Dual-Dirac模型对直方图的尾部进行拟合与外插值，推算出更多统计样本时的直方图分布，即低误码率时的直方图的极值。把每条切割线上的直方图在同一误码率的极值的座标用直线连接，得到图5下部分所示为各个误码率的眼图轮廓。为了保证直方图外插值的精度，通常需要累积上百万个比特的眼图后再进行ISOBER scan。（关于Dual-Dirac模型的详细介绍，参考MJSQ文档）

ISOBER的应用

ISOBER可以快速测量出低误码率时的眼图轮廓，对于高速串行信号的分析与验证非常实用。如下图6所示是用力科示波器测量两个3.125Gbps信号的ISOBER图。可见，在同样测量了140万个比特的眼图后，两者的眼图非常接近，眼高与眼宽也比较接近。但是，使用ISOBER扫描后，BER=10 的眼图轮廓相差较大。在BER=10 时，左半部分的眼图轮廓远小于右半部分的眼图轮廓，说明右半部分的高速串行信号的整体性能优于左半部分的。

图

如果我们同时对两路串行信号进行抖动分析，抖动分解结果如表1所示。可以发现前者的随机抖动Rj较大（高达10.11ps），后者的周期性抖动较大（36.37ps）。由于BER=10 的总体抖动Tj(1e-12) ＝ Dj + 14.07 * Rj ，随机抖动Rj对于总体抖动Tj的影响很大。尽管后者的Pj大于前者，但是前者的Rj大于后者，最终前者的Tj(1e-12)大于后者，所以不难理解为何前者的BER=10 的眼图轮廓小于后者了。

   在串行数据链路中，随机抖动通常来自于高速收发器的时钟，参考时钟经过锁相环倍频后为高速收发器提供时钟，如果PLL的输入时钟的随机抖动较大时，经过PLL倍频后成比例增大（与PLL的倍数相同）。对于左半部分的串行数据链路，需要测量和分析参考时钟和PLL。而周期性抖动通常来自于开关电源噪声和串扰，对于右半部分的串行数据链路，需要测量和分析高速收发器的电源噪声、PLL的电源噪声与抖动。

结语：在力科开发ISOBER之前，业界只能使用BERT或者采样示波器来测量基于误码率的眼图，而BERT和采样示波器的普及率较低。实时示波器作为电子工程师最频繁使用的通用仪器，力科的串行数据分析选件的ISOBER功能可以快速的测量低误码率下的眼图轮廓，为高速串行数据的分析和验证提供了更好的方法。

参考文献

1, Fibre Channel – Method Jitter and Signal Quality Specification – MJSQ, T11.2/Project 1315-DT/Rev 14.1, June 5, 2005.