Варіанти вимірів джиттера
Вимірювання та аналіз джиттера за допомогою BER-тестерів, аналізаторів джиттера та осцилографів
Незалежно від того, чи тестуєте ви мікросхеми передачі даних, які обмінюються інформацією з іншими мікросхемами на друкованій платі, чи перевіряєте телекомунікаційні мережі, що передають дані на великі відстані, вам необхідно вимірювати джиттер - відхилення між моментом, коли фронти цифрового сигналу повинні виникати, і моментом, коли вони фактично з'являються.
Джиттер у тактових сигналах може призводити до неправильного розташування бітів як в електричних, так і в оптичних каналах передачі даних, що викликає появу бітових помилок. Саме тому вимірювання джиттера дозволяє виявляти джерела нестабільності та помилок передачі даних.
Для вимірювання та аналізу джиттера використовуються три основні типи приладів:
- Тестери бітових помилок (BER Testers).
- Аналізатори джиттера (Jitter Analyzers).
- Осцилографи реального часу та стробоскопічні осцилографи.
Малюнок 1. Швидкість передачі даних допомагає визначити, який тип приладу необхідний для вимірювання джиттера.
- Тестери BER.
- Осцилографи в режимі еквівалентного часу.
- Аналізатори джиттера для телекомунікацій.
- Аналізатори джиттера для мереж передачі даних.
- Осцилографи реального часу.
Вибір вимірювального обладнання залежить від конкретної задачі: електричної або оптичної системи, телекомунікацій чи передачі даних, а також швидкості передачі інформації.
Оскільки джиттер є однією з головних причин появи бітових помилок, інженери часто починають діагностику з вимірювання BER, після чого використовують аналізатори джиттера або осцилографи для локалізації джерела проблеми.
Тестери бітових помилок (BER Testers)
Виробники телекомунікаційного та мережевого обладнання використовують BER-тестери для підтвердження відповідності продукції міжнародним стандартам якості передачі даних.
BER-тестер генерує псевдовипадкову бітову послідовність (PRBS), передає її через тестований пристрій або систему, а потім порівнює прийнятий сигнал із еталонною послідовністю.
Таким чином забезпечується точне вимірювання коефіцієнта бітових помилок (BER), чого неможливо досягти лише за допомогою аналізаторів джиттера або осцилографів.
Малюнок 2. Найкращі результати досягаються при вибірці бітів у центрі глазкової діаграми.
Для прискорення тестування BER сучасні системи використовують методику BERT Scan, яка дозволяє оцінювати рівень помилок на основі статистичних алгоритмів, значно скорочуючи час вимірювань.
Аналізатори джиттера
Хоча BER-тестери забезпечують точне вимірювання помилок, вони не завжди дозволяють визначити природу та джерело джиттера.
Аналізатори джиттера, також відомі як аналізатори часових інтервалів або аналізатори цілісності сигналу, дозволяють досліджувати структуру джиттера та прогнозувати BER значно швидше.
Такі прилади широко використовуються при тестуванні високошвидкісних інтерфейсів передачі даних, включаючи:
- Fibre Channel.
- Serial ATA.
- InfiniBand.
- RapidIO.
Малюнок 3. Аналізатори джиттера дозволяють розділяти джиттер на окремі складові та знаходити джерела завад.
Аналізатор вимірює часові інтервали між фронтами сигналу, формує гістограми, частотні графіки та інші статистичні характеристики, що дозволяють розділити джиттер на випадковий та детермінований.
Знаючи частоту джерела джиттера, інженер може локалізувати джерело електромагнітних перешкод та усунути його вплив.
Осцилографи для аналізу джиттера
Осцилографи є одним із найпотужніших інструментів для аналізу джиттера, оскільки дозволяють бачити не лише часові характеристики, а й повну форму сигналу.
Для швидкостей передачі до 3,125 Гбіт/с ефективно використовуються осцилографи реального часу. Для аналізу високошвидкісних оптичних каналів передачі даних застосовуються стробоскопічні осцилографи з надширокою смугою пропускання.
Малюнок 4. Осцилограф дозволяє будувати графіки часової помилки та визначати частоти джиттера за допомогою БПФ.
Осцилографічне програмне забезпечення для аналізу джиттера дозволяє будувати гістограми, визначати спектральний склад джиттера та аналізувати причини виникнення помилок синхронізації.
Малюнок 5. Подвійні піки на гістограмі свідчать про наявність детермінованого джиттера.
Чи потрібні всі три типи приладів?
При оснащенні лабораторії або виробничої дільниці обладнанням для аналізу джиттера часто виникає питання, чи достатньо одного осцилографа.
Осцилограф забезпечує найповнішу інформацію про сигнал, включаючи його амплітуду, часові параметри та форму. Проте BER-тестери забезпечують найточніше вимірювання коефіцієнта помилок, а аналізатори джиттера дозволяють швидко визначати структуру джиттера та його джерела.
Саме тому у багатьох сучасних лабораторіях використовуються всі три типи обладнання, оскільки кожен із них має свої переваги та виконує власну спеціалізовану функцію.
Постачання зі складу та на замовлення LeCroy, Tektronix, Keysight Technologies та Rohde & Schwarz.
