图3 为了精确的抖动测量,将阈值电压设置在绝对电平(灰度线),而不是在摆动的50%(红色标记)
还需要设置滞后电压(有时指定为上、下电压阈值)以防止检测假边缘,如果信号中的噪声使阈值电压在每个边缘多次交叉,则可能发生假边缘。设置滞后电压略大于信号中预期的最大电压尖峰。你可以用示波器测量来估计这个电压。简单地按照本文中的所有步骤来设置示波器,然后关闭DUT的电源或者从示波器上断开DUT。捕获波形,然后测量整个波形上的最大峰峰电压。在这个值上加上一点余量,并用它来计算一个你可以设置到示波器的迟滞值。通常默认的滞后设置是足够的,除非信号非常嘈杂。
6、选择要测量的抖动类型
设置抖动的类型来测量(TIE,周期抖动,C2C抖动等),以及感兴趣的边缘(例如,仅上升沿,仅下降沿,或所有边缘)。
7、选择抖动滤波器
你可以选择将软件过滤器应用到测量的抖动值,以模拟系统对通过它的信号的响应。滤波器的目标是只提取实际系统观察到的抖动。例如,TIE总是按高速串行标准要求进行过滤。当适用时,根据行业标准或系统要求设置滤波器特性。
8、优化内存深度
需要注意的是,示波器本身充当矩形带通抖动滤波器。上(低通)角频率由示波器带宽设置。下(高通)角频率等于1除以采集时间。换言之,下角频率等于采样率除以记录长度,其中记录长度是所采集样本的数量。
较低的角频率值得特别注意,因为它可以极大地影响测量到的抖动值。假设我们获得一个无抖动信号,如图4底部的蓝色曲线所示。让我们把相位调制(即抖动)加到这个信号上。如果由示波器采集的所有数据在相对时间的10个单位内显示(如图4底部所示),那么在该时间帧中完全适合的最低相位调制频率ωn为1除以10个单位相对时间。图4中的红色曲线显示了该噪声频率(顶部)及其对信号的影响(底部)。当噪声幅度为正时,相位调制信号(红色波形)导致未调制信号(蓝色波形),当噪声幅度为负时,它滞后。
如果我们将采集窗口分成一半,只获取最多5单位相对时间的数据,那么我们只观察到我们获得的信号的相位调制影响的一半。重点是,增加我们观察信号的时间长度,使我们的测量能够观察到较低的频率噪声,这可以增加当噪声存在时我们测量的抖动。
图4 向无抖动信号(底部蓝色曲线)添加相位调制(顶部曲线)产生抖动信号(底部红色曲线)。为了观察抖动信号上的一个完整调制周期,示波器的存储深度需要足够大,在这个例子中需要能够捕获10个单位相对时间。如果波形是用5单位相对时间获得的,那么只观察到抖动信号中一半的调制。
继续较早的测量,图1(d)显示信号或测试环境中存在较低频率噪声时,增加记录长度(即存储器深度)是如何能增加测量的TIE值。注意,周期和C2C抖动随着存储器深度变化保持不变。这是因为TIE抖动的定义能够检测低频噪声,而周期和C2C抖动的定义基本上滤除了这种低频噪声。另一个考虑是,较长的数据采集增加了抖动数据的数量,这可以统计地导致更高的峰峰值(即使我们在图1的数据中没有观察到这一点)。
对于TIE,所需的最小内存深度是捕获你的应用感兴趣的最低噪声频率所需的深度。例如,如果你正在使用的标准需要在10 kHz和20 MHz之间分析TIE频率,并且你的示波器需要40GSps来捕获每个边缘至少5个样本,那么最小所需的存储器深度是40 GSPs×10 kHz=4Mpts of data。
对于周期或C2C抖动,从一个小的内存深度开始,然后增加它,直到你看到抖动值保持不变。若要增加一点余量,使用略高于此值的最小内存深度。对于N周期抖动,所需的最小存储器深度是捕获N个连续循环所需的深度。
不管所测量的抖动类型如何,使用最小所需的内存深度不会产生足够大的数量来量化抖动。确切的数量取决于应用,但1E + 4测量是时钟抖动的良好开端(数据信号抖动测量需要更多的量;参考你的高速数据标准文档)。为了增加抖动测量的数量,增加比所需最小值高得多的存储器深度,或者使测量统计量在多个数据采集上累积,或者两者兼而有之。
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