泰克BERTScope® 時鐘恢復&時鐘恢復儀器
主要特點和優(yōu)點
儀器級的時鐘恢復設(shè)備
150Mb/s 到28.6Gb/s 連續(xù)可調(diào)的時鐘恢復,覆蓋下一代IO標準,包括PCIe3.0、10GBASE-KR、16xFC、25/28G CEI和100GBASE-LR-4/100GBase-ER-4
從100KHz 到12MHz 精確的可調(diào)環(huán)路帶寬;支持USB3.0、SATA 6G和PCIe3.0中24MHz帶寬抖動傳遞函數(shù)(JTF)測試
精確、可調(diào)、自檢測和顯示的PLL 環(huán)路帶寬、peaking 和抖動傳遞函數(shù)(JTF)- 能夠得到標準要求的“黃金鎖相環(huán)”
可調(diào)的峰值、一階或二階滾降能力
通過USB 接口同BERTScope 集成在一起;或者單獨使用,提供PC 遠控軟件
DC 耦合的數(shù)據(jù)通路提供了精確的信號完整性
輸出全速率或分頻時鐘。全速率時鐘輸出14.3Gb/s,半速率時鐘輸出從14.3Gb/s 到17.5Gb/s 和28.6Gb/s
內(nèi)建均衡器能夠從帶有嚴重ISI 數(shù)據(jù)中恢復時鐘
數(shù)據(jù)測量能力
邊沿密度測量:確定被測信號的邊沿密度
SSC(擴頻時鐘)波形、dF/dt 的觀測
適合測試帶有大的頻率偏移的SSC 應用
可選的直接抖動頻譜分析,通過USB 接口在PC 上提供單獨的分析軟件
可選的“頻譜分析”視圖,使用光標測量抖動幅度和頻率
用戶可設(shè)定測量抖動頻率限定,進行帶限的抖動分析
預設(shè)PCI Express Gen2 抖動頻率限定
可選的PCIe 2.5 、5和8Gb/s PLL 環(huán)路分析(需要抖動分析選件)
CR175A和CR286A提供可選HS(高靈敏度輸入)的可以為幅 度小于40mV(單端)、20mV(差分)信號s 提供時鐘恢復- 這 個選件沒有DC 耦合的數(shù)據(jù)通路
應用
設(shè)計/ 驗證高速IO 組件和系統(tǒng)
信號完整性分析
工業(yè)標準的串行數(shù)據(jù)流認證
BERTScope CR系列產(chǎn)品可以用于任意的采樣示波器、誤碼儀 或碼型發(fā)生器
連接BERTScope CR 時鐘輸出到BERTScope 分析儀
連接BERTScope CR 時鐘輸出到采樣示波器
連接BERTScope CR 時鐘輸出到誤碼分析儀
符合標準的時鐘恢復
許多標準現(xiàn)在都制定了抖動測試必須在從數(shù)據(jù)中提取的參考時鐘下進行。典型的PLL 特性有-3dB 環(huán)路帶寬、滾降速率以及允許的響應峰值。
基于BERTScope CR系列時鐘恢復儀的*構(gòu)架,能夠測量和顯示PLL的頻率響應從100kHz到12MHz,是目前市場上可供抖動測量的的環(huán)路帶寬;同時也是款允許用戶自由設(shè)定環(huán)路帶寬、峰值/ 阻尼和滾降的時鐘恢復設(shè)備。
研發(fā)和測試工程師現(xiàn)在可以找到和鎖定未定義或未知速率的信號。工程師能夠恢復出全速率的時鐘,包括帶SSC的時鐘,支持的數(shù)據(jù)率從150Mb/s 到12.5Gb/s,14.2Gb/s 以上需要擴展數(shù)據(jù)率選項。用戶能夠控制關(guān)鍵的參數(shù),可變的環(huán)路帶寬、峰值/ 阻尼和一階、二階的滾降,優(yōu)化抖動跟蹤。
BERTScope CR能夠和BERTScope 誤碼率分析儀無縫結(jié)合起來進行 工作- 通過USB 接口將CR 和分析儀連接起來一起使用。上圖所示的 截圖是當在BERTScope 誤碼率分析上按下“To CR analysis”之后 顯示的界面
黃金鎖相環(huán)(Golden PLL)
許多測試規(guī)范要求使用黃金鎖相環(huán)( Golden PLL ) ??刂艬ERTScope CR的可變環(huán)路帶寬可以控制傳輸?shù)捷敵鰰r鐘的抖動。當環(huán)路帶寬設(shè)置比較小,更多的高頻抖動從時鐘中濾除。當希望輸出時鐘抖動最小,那么可以將環(huán)路帶寬設(shè)置為最窄。當環(huán)路帶寬設(shè)置較大,抖動將傳遞到輸出的時鐘上,模擬在Rx芯片中CDR 的工作狀況。每一個標準都提供了一個的環(huán)路帶寬設(shè)定值,通常稱之為黃金鎖相環(huán)(Golden PLL)。
為測試高速串行總線恢復擴頻時鐘信號(SSC)
SSC(擴頻時鐘)技術(shù)在串行總線標準中使用到越來越廣泛。當使用SSC時, 雖然很難跟蹤的上,但是其對系統(tǒng)的影響必須要考慮在內(nèi)。BERTScope CR系列儀器能夠準確的跟蹤頻偏到5000ppm 的SSC,使得它在所有時鐘恢復方案中非常的突出,而且BERTScope CR還是款支持PCI Express、SerialATA、SAS 和USB 標準,從帶SSC 的數(shù)據(jù)中恢復出時鐘信號。
擴頻時鐘是一種低頻的調(diào)制(30~33KHz),例如,對于3Gb/s的信號會造成225UI(單位時間間隔)的偏移。當使用可選的“5件套”電纜時,BERTScope CR 和BERTScope 誤碼率分析儀能夠精確的跟蹤SSC。這個電纜套件是為彌補BERTScope 誤碼率分析儀和SSC 信號之間的5ns 的延時,避免抖動被放大。
帶有SSC 的信號通過BERTScope CR 測量。在儀器的后面板提供了對鎖相環(huán)環(huán)路行為的監(jiān)測。當使用低帶寬實時示波器時,如上圖下方的波形,能夠觀測到SSC的調(diào)制輪廓線。上方的波形顯示的是輸入數(shù)據(jù)和輸出時鐘的相位差。
觀察和測量SSC 調(diào)制
SSC 調(diào)制曲線上過大的噪聲,可能對Rx 端CDR 正常工作造成一定的影響,導致誤碼產(chǎn)生。
BERTScope CR系列儀器還能夠允許觀測和測量系統(tǒng)中的SSC調(diào)制。SSC調(diào)制的問題能夠?qū)е聲r鐘的偏離超過信道或接收機的能力。過快的變化使得Rx端CDR無法跟蹤,經(jīng)常導致誤碼。相反地,如果調(diào)制周期過長,時鐘頻率長時間不變,可能會導致系統(tǒng)EMI 過大。
比較干凈的SSC 調(diào)制
SSC 波形試圖提供了經(jīng)過校準的SSC 調(diào)制,允許用戶立即看到SSC調(diào)制是否存在問題??v軸表示著載波偏離,單位可以是 PPM 或者是ps。
dF/dT 分析顯示出SSC 的性能較差
為了避免由于不正確的偏離速率導致的EMI問題,一些新的串行標準制定了最小或者SSC 變化速率。BERTScope CR系列儀器能直接顯示dF/dt,提供了和最小峰值參數(shù)測量。
用戶界面
該儀器可以單獨使用,或者配合BERTScope 使用。無論使用的熟練程度如何,其使用的簡單性和準確性得到用戶的一致認可。和BERTScope 的結(jié)合,使得時鐘恢復儀同分析設(shè)備無縫的兼容在一起,共享相同的用戶界面。通過一根USB 電纜和高質(zhì)量的射頻同軸電纜將兩種設(shè)備連接在一起-這是開始測量前所有的要求。BERTScope 自動檢測到時鐘恢復器,可以直接在Analyzer上面進行設(shè)置。就是這么簡單。同樣的設(shè)置信息也能在CR的前面板上立即顯示出來,例如PLL環(huán)路帶寬、鎖定狀態(tài)、碼速率、峰值和滾降。這個系統(tǒng)使得用戶非常清楚、直觀的明確影響當前測試的條件和狀態(tài)。
在BERTScope 誤碼率分析儀上的圖形顯示能力允許用戶描繪出環(huán)路帶寬響應和反向響應曲線。-3dB 點和峰值也能測量并清楚的顯示在圖中。
對于想僅適用單臺BERTScope CR儀器的工程師,可以將CR和PC 通過USB 電纜連接,在PC 上安裝軟件來控制CR。另外,CR可以通過前面板的按鍵直接控制。秉承BERTScope家族產(chǎn)品的一貫的簡單易用的風格,CR 能提供你所需的最多的信息。對于簡單的一致性測試驗證,正確的參數(shù)信息按照標準要求自動設(shè)置即可。然而,如果用戶想探索設(shè)計的極限性能,例如當系統(tǒng)抖動構(gòu)成是非常重要的時候,CR 能輕易的完成各種參數(shù)的控制。時鐘恢復在這個例子中起到非常關(guān)鍵的作用,模擬過大的峰值對理解系統(tǒng)對抖動增益的靈敏度是一種非常好的方法。每一個儀器都有不同的抖動峰值,而不是簡單的一致性測試,如果需要,允許超過10dB 的抖動增益。
通過BERTScope 誤碼率分析儀可以簡單的進行遠程控制。通過USB 接口支持TCP/IP 和GPIB,并集成了軟件開發(fā)包。
數(shù)據(jù)和恢復時鐘路徑延遲匹配的重要性
時鐘恢復環(huán)路帶寬vs 數(shù)據(jù)速率 - BERTScope CR 系列產(chǎn)品支持可變的環(huán)路帶寬,從100KHz 到12MHz。在途中綠色區(qū)域中是經(jīng)過環(huán)路帶寬校準的。
當從帶有SSC調(diào)制數(shù)據(jù)中恢復時鐘時,或是數(shù)據(jù)帶有大量周期性抖動時,確保數(shù)據(jù)和通過BERTScope CR恢復出的時鐘之間的延遲匹配是至關(guān)重要的。數(shù)據(jù)路徑必須增加儀器時鐘或觸發(fā)輸入的邊沿到儀器實際采樣時刻相應的額外延時。如果沒有匹配,對于高數(shù)據(jù)率信號,這個延時會導致上百甚至上千個UI的延時,會減小眼圖時序的裕量、增加誤碼率、過高抖動測試結(jié)果。
可選的5 件套匹配電纜
當BERTScope CR 和BERTScope 誤碼率分析儀一起使用時,可以使用精確的匹配延遲電纜解決這個問題。該套線纜包含高質(zhì)量、低成本的同軸電纜,非常仔細的彌補了不同相位和延時。該套線纜由5 根同軸線組成:一對相位匹配電纜用于CR 數(shù)據(jù)輸入; 一對相位和延時匹配電纜連接C R 數(shù)據(jù)輸出和BERTScope誤碼檢測輸入;一個延時匹配電纜連接CR時鐘輸出和BERTScope 的時鐘輸入。
抖動頻譜視圖
抖動頻譜圖.
BERTScope CR 系列選件12GJ,17GJ和28GJ增加了強大的抖動測量和分析工具- 抖動頻譜圖(Jitter Spectrum)。抖動頻譜視圖顯示的是抖動幅度隨抖動頻率的變化。抖動頻譜圖對于定量分析和隔離抖動分量是非常有用的工具。非相關(guān)的時鐘、開關(guān)電源和其他非相關(guān)性周期抖動的頻率能非常清晰的顯示在抖動頻譜圖中。該圖的縱軸單位可以是UI 的百分比或者是時間。也可選擇線性和對數(shù)坐標。
頻率限定測量
頻率限定測試
因為時鐘恢復跟蹤了串行系統(tǒng)接收端中的較低頻的抖動,這樣系統(tǒng)對低頻的抖動不是很敏感,相反,對高頻抖動非常敏感。在各種規(guī)范中,定義了對不同抖動頻率分量的敏感度,例如PCIE Gen2。因此,測量Tx端的不同頻率分量的抖動變得非常的重要。BERTScope CR系列時鐘恢復器可以進行頻率范圍的抖動測量。用戶可以輸入、抖動頻率。最多同時可以3 個不同的測量頻段。
幫助隔離抖動來源
周期性抖動分量和數(shù)據(jù)是無關(guān)的,主要來自于系統(tǒng)時鐘的耦 合、來自數(shù)據(jù)無關(guān)的走線串擾以及開關(guān)電源紋波相關(guān)的抖動等等。這些分量在圖中就是某些頻點的峰值。光標測量允許用戶 快速找到某些疑似干擾的頻點。
占空比相關(guān)抖動測量
DCD 數(shù)據(jù)碼型
DCD 抖動測量
抖動分量還有一部分是和數(shù)據(jù)碼型相關(guān)的。DCD(占空比相關(guān)性抖動)發(fā)生在碼型中連續(xù)的比*不同的長度。不同的長度可能由于1 或者0 有著不同的持續(xù)時間,或者由于使用了子速率(sub-rate clock)時鐘。例如,一個半速率時鐘將使用一個延時的上升沿來鎖存連續(xù)比特位中第二個比特。如果這個延遲不同于標準的間隔時間(UI),那么每兩個比特就是由一個長比特和一個短比特組成。BERTScope CR系列時鐘恢復儀直接測量輸入數(shù)據(jù)的DCD,并在前面板顯示其測量值。
分析抖動的強大工具
串行數(shù)據(jù)信號測量中的總體抖動測試提供了對系統(tǒng)性能準確預測的信息。然而,總體抖動不能提供太多抖動產(chǎn)生的原因。這些信息對于決定接收端對各種抖動分量的敏感度是非常重要的,而且對于抖動源的定位非常關(guān)鍵。BERTScope CR系列時鐘恢復儀提供了強大的抖動分析能力。
100Gb Ethernet 和OIF-CEI 28G 標準時鐘恢復
BERTScope CR286A 是為出現(xiàn)的高速標準,例如100Gb以太網(wǎng)(100GbE),速率25.78125Gb/s,而設(shè)計的產(chǎn)品。CR286A 的速率達到28.6Gb/s 以支持OIF-CEI 28G。這款設(shè)備繼承了CR125A 所有的特點,并且獲得過產(chǎn)品設(shè)計大獎,擴展鎖定速率從26 到28Gb/s。
針對低幅度信號的高靈敏度(HS)選件
CR175A 和CR286A 的HS 選件提供了高靈敏度的輸入,最小輸入擺幅40mV(單端)、20mV(差分)。通過去除功分器而達到的動態(tài)范圍。HS 選件對于光應用是非常理想的,因為光信號的幅度通常都非常??;或者適用于對靈敏度要求非常高的電測試。提供的對信號進入CR 能量的控制。
從眼圖已閉合的信號中恢復時鐘
Bertscope CR系列時鐘恢復儀能夠從非常惡劣的信號中提取時鐘。例如:經(jīng)過71 英寸背板的10Gb/s PRBS-31 碼型,這對于25.78Gb/s超高速的串行應用是十分重要的
BERTScope CR系列內(nèi)置均衡功能,因此,即使頻率相關(guān)損耗 條件使眼圖閉合,進而在數(shù)據(jù)輸入信號中產(chǎn)生ISI 時,工程師仍能恢復時鐘。
在高速的應用,ISI 在10Gb/s 的系統(tǒng)中已經(jīng)表現(xiàn)的非常明顯, 對于100GbE,碼速率為25.78125Gb/s,ISI 導致了的眼 圖閉合。通過內(nèi)置線性均衡功能,您可以使用BERTScope CR 系列恢復時鐘,同時滿足設(shè)置的環(huán)路帶寬和峰值條件。這可以 輕松觸發(fā)BERTScope 或泰克示波器等下游儀器,同時仍能滿 足關(guān)心的高速標準中的“黃金PLL”要求。通過路徑傳送的數(shù) 據(jù)信號不受時鐘恢復均衡的影響。
增益和均衡器設(shè)置關(guān)系。本圖表明均衡器增益和均衡器在15 和25Gb/s 速率時設(shè)置的大致關(guān)系。在2.5Gb/s時的均衡設(shè)置可以對輸入端施加20dB的線型均衡器,使之能夠成功的從數(shù)據(jù)中恢復時鐘。該均衡器支持所有數(shù)據(jù)速率。
性能
CR125A/175A/286A
儀器指標
性能 | 描述 |
---|---|
數(shù)據(jù)接口 | 50Ω 差分或者單端,DC 耦合.APC3.5 用戶可更換Planar Crown 適配器 |
數(shù)據(jù)率范圍 | 150Mb/s到28.6Gb/s(CR125A速率為12.5Gb/s;CR175A 速率為17.5Gb/s) |
數(shù)據(jù)插入損耗 | 從數(shù)據(jù)輸入端到數(shù)據(jù)輸出端,2dB(最小),2.6dB(典型值),3dB() |
數(shù)據(jù)輸入電壓范圍 | -5 V (最小), +5 V () |
輸入靈敏度 | 100mV 單端(典型) 50mV 差分(典型) |
邊沿密度測量分辨率 | ±1% |
相位偏差測量 | 顯示為RMS 百分比和峰峰值百分比,10~90% 峰峰值測量范圍 |
時鐘輸出 | |
時鐘接口 | 50Ω 差分或者單端,DC 耦合.APC3.5 用戶可更換Planar Crown 適配器 |
時鐘輸出范圍 | 150Mb/s 到12.5Gb/s(全速率時鐘輸出) |
環(huán)路帶寬 | 100KHz~12MHz 可調(diào) |
環(huán)路帶寬精度 | ± 10%(1100 碼型) |
鎖定范圍 | 缺省50MHz,10~500MHz 可調(diào) |
峰值 | 0-6 dB (500 kHz - 12 MHz) 0 dB(100 kHz -500 kHz) |
峰值精度 | 大于設(shè)置值的± 10%,或者0.5dB |
頻率響應 | -20 dB/decade 到-40 dB/decade |
固有抖動 (典型值) | 70 fs (典型), 250 fsRMS ()當輸入幅度 800 mVp-p、10 Gb/s, 1010 碼型, 2 MHz 環(huán)路帶寬,0.5 dB 峰值測試得到 |
輸出頻率偏移 跟蹤范圍(跟蹤 30-33KHz 三 角波SSC 調(diào)制) | +500/-5500 ppm (+0.05/-0.55%) |
最小輸出回損 | 15 dB |
輸出波形上升、下降時間 (20/80%) | 25 ps (典型), 30 ps () |
輸出幅度 | 250 mV (最小),時鐘速率≤ 12.5 Gb/s 時900 mV (), 時鐘速率>12.5 Gb/s 時700 mV () |
輸出幅度 設(shè)置精度 | 大于10% 或者30 mV,>50 MHz 時鐘輸出頻率 |
子速率(Sub-rate)時鐘輸出(指標同clock 輸出) | |
子速率(Sub-rate)分頻比 | 1, 2, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 24, 25, 28, 30, 32, 35, 36, 40, 42, 45, 48, 49, 50, 54, 56, 60, 63, 64, 70, 72, 80, 81, 84, 90, 96, 98, 100, 108, 112, 120, 126, 128, 140, 144, 160, 162, 168, 180, 192, 196, 200, 216, 224, 240, 252, 256, 280, 288, 320, 324, 336, 360, 384, 392, 432, 448, 504, 512, 576, 648 |
觸發(fā)輸出(后面板) | |
接口類型 | SMA,50Ω,DC 耦合 |
延遲 | 300 ms |
觸發(fā)輸入(后面板) | |
接口類型 | SMA, 50 ?, DC耦合 |
閾值 | 1.5 V |
最小脈沖寬度 | 50 ns |
控制 | |
設(shè)備信息 | 串號、版本號 |
控制接口 | USB線纜(隨主機包含)。具有3額外的USB接口,具有USB 集線器的能力 |
物理尺寸和環(huán)境 | |
尺寸(寬x 高x 深) | 15.5 in. × 3.75 in. × 13.25 in. |
重量 | 20 磅 |
溫度 | |
工作 | 0 to 40 °C |
非工作 | –18 to 60 °C |
相對濕度 | |
工作 | 在低于40℃時20-80% |
非工作 | 在低于60℃時5-90% |
振動(5~500Hz) | |
工作 | 0.2 g RMS |
非工作 | 2.09 g RMS |
指標
性能 | 描述 |
---|---|
BERTScope CR 系列選件GJ 抖動頻譜圖和DCD 測量指標列 舉如下。時鐘恢復指標同BERTScope CR 系列一致。 | |
抖動頻譜 | |
最小頻率 | 200 Hz |
頻率 | 90 MHz |
最小頻率分辨率 | 200 Hz |
抖動 | 定在PLL 環(huán)路帶寬為0.5MHz,峰值為0.5 是時鐘恢復的鎖定能力 |
垂直單位 | UI 百分比或者ps |
垂直刻度 | 對數(shù)或線性 |
測量頻段個數(shù) | 對數(shù)或線性 |
測量 頻段個數(shù) | 3 |
占空比相關(guān)的抖動 | |
單位 | UI 百分比或者ps |
范圍 | 50% UI |
關(guān)鍵指標
性能 | CR125A | CR175A | CR286A | CR175A HS 選件 | CR286A HS 選件 | |
---|---|---|---|---|---|---|
數(shù)據(jù)輸入/ 輸出 | ||||||
數(shù)據(jù)輸入靈敏度 | 100 mV 單端(典型) 50 mV 差分(典型) | 40 mV 單端(典型) 20 mV 差分(典型) | ||||
輸入數(shù)據(jù)率范圍 | 150 Mb/s to 12.5 Gb/s | 150 Gb/s to 17.5 Gb/s | 150 Gb/s to 28.6 Gb/s | 150 Gb/s to 17.5 Gb/s | 150 Gb/s to 28.6 Gb/s | |
數(shù)據(jù)插入損耗 | 2 dB (min), 2.6 dB (typical), 3 dB (max), up to 12.5 Gb/s*2 | — | ||||
數(shù)據(jù)電壓范圍 | –5 V (min), +5 V (max) | –5 V (min), +5 V (max) 1 Vp-p (max) | ||||
邊沿密度精度 | ± 1%, 14.3 Gb/s, ± 3% >14.3 Gb/s | |||||
均衡范圍 | 0 to 10 dB | |||||
數(shù)據(jù)輸出 | 12.5Gb/s*2 | — | ||||
時鐘和子速率(sub-rate)時鐘輸出 | ||||||
環(huán)路帶寬 | 100 kHz to 12 MHz 200 kHz~12MHz 大于14.3GHz- 24MHz(XLBW 帶寬增加選件) | |||||
峰值 | 0-6 dB, 500 kHz - 12 MHz 0-5 dB, 12 MHz - 24 MHz(XLBW 帶寬增加選件) | |||||
固有抖動 | 250 fs (典型) | |||||
時鐘輸出范圍 | 數(shù)據(jù)率≤ 14.3 Gb/s 時全速率時鐘輸出 數(shù)據(jù)率 >14.3 Gb/s 時半速率時鐘輸出 | |||||
子速率(Sub-rate)時鐘分頻比 | 數(shù)據(jù)率≤ 14.3 Gb/s:Full rate divided by 1, 2, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 24, 25, 28, 30, 32, 35, 36, 40, 42, 45, 48, 49, 50, 54, 56, 60, 63, 64, 70, 72, 80, 81, 90, 100, 108, 112, 120, 126, 128, 140, 144, 160, 162, 168, 180, 192, 196, 200, 216, 224, 240, 252, 256, 280, 288, 320, 324, 336, 360, 384, 392, 432, 448, 504, 512, 576, 648 數(shù)據(jù)率 >14.3 Gb/s: Full rate divided by 2, 4, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 24, 28, 32, 36, 40, 48, 50, 56, 60, 64, 70, 72, 80, 84, 90, 96, 98, 100, 108, 112, 120, 126, 128, 140, 144, 160, 162, 180, 200, 216, 224, 240, 252, 256, 280, 288, 320, 324, 336, 360, 384, 392, 400, 432, 448, 480, 504, 512, 560, 576, 640, 648, 672, 720, 768, 784, 864, 896, 1008, 1024, 1152, 1296 |
*2 從數(shù)據(jù)輸入端到數(shù)據(jù)輸出端。數(shù)據(jù)率大于12.5Gb/s 使用外部功分器和端接。
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