示波器測量確定性抖動

準確的抖動測量對網絡和光通路元件來說是一個挑戰(zhàn).抖動可以分成兩類,即隨機性(無界限)抖動和確定性(有界限)抖動.確定性抖動(DJ)包括在受控條件下能夠重現(xiàn)的所有抖動,可以再細分為周期抖動，脈寬失真，測試序列模板造成的抖動。和有限無關聯(lián)抖動。

產生確定性抖動主要原因有：

基準的電平模糊.由于系統(tǒng)低頻截止點引起,它正常會在長串連續(xù)同樣數(shù)字附近產生抖動. 系統(tǒng)帶寬不足.這會阻止某些脈沖達到穩(wěn)態(tài)水平,在分隔的脈沖(如..010..或..101..數(shù)據(jù)序列)上引起抖動. 放大器偏置.可在每次數(shù)據(jù)轉換時引起脈寬變形. 非線性放大器效應.它會產生不可預測的抖動影響,經常在長串CID之后引起抖動. 電源噪聲和串擾.會產生與數(shù)據(jù)輸入無關的抖動(有時稱作有限無關聯(lián)抖動). 
光纖通訊系統(tǒng)中,抖動會在每個元件上累積.在接收端,時鐘和數(shù)據(jù)恢復電路(CDR)分析數(shù)據(jù)并分解出串行速率時鐘,CDR上的抖動表現(xiàn)為時鐘速率小頻率變化.緩慢的變化(小頻率抖動)很容易跟蹤,而快速變化(高頻抖動)則不那么容易.如果接收端有太多高頻抖動,時鐘就不能分解出來,于是在數(shù)據(jù)通信中出現(xiàn)大量錯誤. 

抖動的測量 ：

用示波器測量確定性抖動通常有3種方法,分別是眼圖法、平均眼圖法和平均交叉測量法.

使用眼圖法時,示波器將同時顯示多個交叉的波形,可以迅速看到整體抖動情況(確定性抖動和隨機性抖動結合在一起).眼圖法的主要優(yōu)點是速度快和設置方便,

如果被測器件含有時間再生電路(時鐘恢復或再定時器),應采用好的鎖相環(huán)來恢復示波器觸發(fā)時鐘,該鎖相環(huán)是針對特定協(xié)議的.另外如果被測器件內有光學元件,還需要增加適當?shù)墓庾儞Q器(光-電或電-光轉換器).必要時可假設光轉換器或鎖相環(huán)已包含在測試設備里. 

有些示波器提供的平均模式能去除眼圖中的隨機性抖動,這種模式與基本眼圖相比性和可重復性都更高,但與觸發(fā)有關的問題同樣存在. 

平均交叉測量法在K28.5序列上能準確測量確定性抖動的大部分來源,其步驟如下： 
1．在示波器屏幕上顯示整個K28.5序列. 
2．計算屏幕上每次轉換的預期交叉時間(是單位時間間隔,但應跳過沒有轉換的單位時間間隔). 
3．反復進行平均運算. 
4．把交叉制成表格并計算抖動,重復K28.5序列(001111101011000001010)有10個交叉. 
5．保證信號填滿垂直平面的至少2/3,這樣可使示波器的數(shù)字化性能*. 
6．示波器主要位置設定盡可能小(使延遲離開觸發(fā),顯示盡可能短以減少觸發(fā)抖動). 
7．使用zui大水平分辨率(多個水平點). 
8．反復進行平均(平均64到1,000次)以減少隨機性抖動. 

注意周期性抖動和有限無關聯(lián)抖動不能用已平均的示波器波形來捕捉,應采用其它方法測量,如果能安全假設被測器件不會產生大量這類抖動,那就可用平均交叉測量. 

對于使用擾頻器的系統(tǒng),該技術則太過困難用不能使用,因為這類系統(tǒng)的測試序列一般都很長.例如通常用于測試擾頻數(shù)據(jù)系統(tǒng)的223-1偽隨機二進制序列長度超過800萬比特,對如此長的圖形進行平均交叉測量很慢,而且也不準確. 

抖動余量考慮 
為防止上面所說的這種情況出現(xiàn),系統(tǒng)設計人員應考慮采用抖動余量.注意確定性抖動是線性增加的(在zui壞情況下所有抖動源都加在一起),而隨機性抖動則以幾何倍數(shù)增加(平方和再開方),這里假設引起隨機性抖動的噪聲源是獨立無關的.將抖動元件分開會使每個元件產生的抖動更加隨機,這有幾個好處,包括鏈接距離更長及元件成本更低. 

應注意的是,確定性抖動測量誤差總是使元件確定性抖動顯得更大,而且是直接從余量中減去,隨機性抖動測量誤差沒有這么嚴重,所以更需要準確測量確定性抖動. 

測量確定性抖動需要知道一個數(shù)據(jù)模板序列.K28.5是測量光纖通道和工作在1Gb/s到3.125Gb/s以太網系統(tǒng)抖動通常的序列模板,該序列是8B/10B譯碼表中的一個特殊字符,經常表示一幀的開始或結束.重復的K28.5序列(輪流由K28.5+和K28.5-構成)含有數(shù)據(jù)串0011111010110000010,它有五個連續(xù)的1和五個連續(xù)的0(8B/10B譯碼數(shù)據(jù)中zui長連續(xù)同樣數(shù)字),它還含有分開的1-010和0-101. 

重復的K28.5序列可用于測量因基準電平模糊、低帶寬和偏置引起的確定性抖動,其它序列更適合于測量非線性影響引起的抖動.