Варианты замеров джиттера
Магазин Gtest® предлагает широкую номенклатуру осциллографов на странице сайта, ссылка на которую приведена в конце данного раздела, а также рекомендуемые приборы и статьи для самообразования.
Измерение и анализ джиттера: BER-тестеры, анализаторы джиттера и осциллографы
Независимо от того, тестируете ли вы микросхемы передачи данных, которые обмениваются данными с другими микросхемами на плате, или проверяете телекоммуникационные сети, передающие информацию на большие расстояния, вам необходимо измерять джиттер - разницу между тем, когда должны происходить фронты цифрового сигнала, и когда они происходят фактически.
Дрожание тактовых импульсов может приводить к смещению битов как в электрических, так и в оптических потоках данных, что вызывает битовые ошибки. Измеряя джиттер в тактовых сигналах и потоках данных, можно обнаружить источники ошибок передачи информации.
Для измерения и анализа джиттера применяются три основных типа приборов:
- Тестеры битовых ошибок (BER Testers).
- Анализаторы джиттера (Jitter Analyzers).
- Осциллографы реального времени и стробоскопические осциллографы.
Рисунок 1. Скорость передачи данных помогает определить, какой тип прибора необходим для измерения джиттера.
- Тестеры BER.
- Осциллографы в режиме эквивалентного времени.
- Анализаторы джиттера для телекоммуникаций.
- Анализаторы джиттера для сетей передачи данных.
- Осциллографы реального времени.
Выбор измерительного оборудования зависит от области применения - электрические или оптические системы, телекоммуникации либо сети передачи данных, а также от скорости передачи информации.
Поскольку джиттер является одной из основных причин битовых ошибок, инженеры часто начинают диагностику с измерения BER, а затем используют анализаторы джиттера или осциллографы для поиска источника проблемы.
Тестеры битовых ошибок (BER Testers)
Производителям необходимо измерять BER своей продукции, чтобы гарантировать соответствие оборудования телекоммуникационным стандартам и требованиям высокоскоростной передачи данных.
BER-тестер передает заранее заданную псевдослучайную битовую последовательность (PRBS) через тестируемую систему или устройство, после чего сравнивает принятые данные с эталонным шаблоном.
Такой подход позволяет получить точное значение коэффициента битовых ошибок, которое невозможно определить только с помощью анализаторов джиттера или осциллографов.
Рисунок 2. При поиске джиттера и битовых ошибок лучшие результаты достигаются при выборке битов в центре глазковой диаграммы.
Для сокращения времени испытаний современные BER-тестеры используют технологию BERT Scan, которая позволяет прогнозировать BER с помощью статистических методов и значительно ускоряет процесс измерения.
Глазковая диаграмма позволяет оценить вероятность появления ошибок в зависимости от положения точки выборки внутри битового интервала.
Анализаторы джиттера (Jitter Analyzers)
Хотя BER-тестеры позволяют получить точные результаты, они не всегда помогают определить характеристики и источник джиттера.
Анализаторы джиттера, также называемые анализаторами временных интервалов или анализаторами целостности сигнала, позволяют измерять джиттер в любых тактовых сигналах и быстро определять причины его возникновения.
Такие приборы широко используются для тестирования высокоскоростных интерфейсов передачи данных:
- Fibre Channel.
- Serial ATA.
- InfiniBand.
- RapidIO.
Рисунок 3. Анализаторы джиттера позволяют разделять джиттер на составляющие и находить источники помех.
После измерения временных интервалов анализатор формирует гистограммы, частотные спектры и другие графические представления данных, позволяющие определить структуру джиттера.
Прибор разделяет общий джиттер на случайный и детерминированный, что помогает инженеру быстрее выявить источник проблемы.
Зная частоту составляющей джиттера, можно локализовать источник электромагнитных помех и принять меры по его устранению.
Осциллографы для анализа джиттера
Для измерения и анализа джиттера применяются как осциллографы реального времени, так и высокочастотные стробоскопические осциллографы.
Осциллографы реального времени используются для тестирования устройств и систем передачи данных со скоростью до 3,125 Гбит/с. Они позволяют анализировать джиттер практически в любом цифровом сигнале.
Для высокоскоростных оптических интерфейсов, таких как OC-192, OC-768 и 10 Gigabit Ethernet, используются осциллографы с полосой пропускания от 50 до 75 ГГц.
Рисунок 4. Осциллографы позволяют отображать график ошибки временного интервала и определять частоты джиттера с помощью БПФ.
Современное программное обеспечение для осциллографов предоставляет широкий набор инструментов анализа джиттера, включая гистограммы, спектральный анализ и построение глазковых диаграмм.
Быстрое преобразование Фурье позволяет определить частоту источника джиттера, которым может быть, например, импульсный источник питания или перекрестные помехи в линиях передачи данных.
Рисунок 5. Двойные пики на гистограмме указывают на наличие детерминированного джиттера. Расстояние между пиками определяет его амплитуду.
Нужны ли все три типа приборов?
При оснащении лаборатории или производственного участка оборудованием для анализа джиттера возникает вопрос, достаточно ли одного осциллографа.
Осциллограф действительно предоставляет наиболее полную информацию о сигнале, включая его форму, амплитуду и временные параметры. Однако BER-тестеры обеспечивают наиболее точное измерение коэффициента битовых ошибок, а анализаторы джиттера позволяют быстро определить причины возникновения нестабильности сигнала.
Поэтому во многих современных лабораториях используются все три типа оборудования, поскольку каждый прибор решает свою специализированную задачу.
В последние годы появились гибридные решения, сочетающие функции BER-тестеров, анализаторов джиттера и осциллографов. Тем не менее только BER-тестер способен выполнять полноценное измерение BER, тогда как осциллографы и анализаторы могут лишь оценивать этот параметр.
Поставки со склада и под заказ LeCroy, Tektronix, Keysight Technologies и Rohde & Schwarz.
