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(多图) DSP技术协助进行高速串行数据分析

电子电脑信息网/作者:Trevor Smith 泰克示波器和信号源EMEA市场拓展经理?? 2008年05月27日 ?? 收藏0

?  更好的方法是使用在垂直模数转换器中拥有充足动态范围(如垂直格)的仪器,以实现高信噪比及极低的JNF (典型值为400 fs RMS)。这种示波器可以实现抖动测量,仪器本身对抖动的影响不大(图3)。?

示波器可以实现抖动测量

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  测量低频抖动是一个挑战。它对示波器提出了两个相互矛盾的需求:示波器要捕获细微的定时细节,同时要在很长的时间跨度内实现这一点。为以足够的分辨率捕获抖动细节,通常必需进入最大采样率(如50 GS/s,相当于20 ps的采样间隔)。采样数据以该速率迅速累积在波形存储器中。但是,低频抖动趋势会在几毫秒内形成。因此,如果仪器要捕获足够的运行周期,确定低频抖动对测量的影响,那么需要非常深的存储器。?

  对存储容量每条通道高达200 M样点的仪器,在全部采样率下可以存储最长4 ms的采样数据。工程师可以查看各个边沿上及几百万个周期后发生的同一波形记录抖动变化中的深入抖动细节。

同一波形记录抖动变化中的深入抖动细节?

  去掉测量影响?

  串行总线环境中的新兴标准要求从测量结果中去掉测量通道的传输影响,其中方式之一是应用数字滤波,在示波器内部执行以前要求单独步骤和单独应用软件的计算操作。?

  信号滤波工艺可以追溯到模拟电子器件的早期时代,当时滤波器是由离散的电阻器、电容器和电感器组成的一个电路。在当前的DSP领域中,滤波器是一种修改波形形状、亦即频率成分的数学程序,这在很大程度上与原来的模拟滤波器相同。但是,它以数字方式处理信号,从简单的乘法到减法公式,执行各种函数运算。?

  这一过程包括把FIR (有限脉冲响应)滤波参数输入仪器的演算系统中。数字滤波器从测量中去掉计算得出的损耗特点,示波器显示“清除”后的波形曲线。其结果是一个不受测量连接影响的眼图,以及能够更准确地反映最终用户应用中设备运行特点的眼图。?

  通过作为信号路径不可分割的一部分使用FIR滤波器,可以实现广泛的任意滤波特点及高级高速串行测量技术,包能够分析不能获得的信号的“虚拟测试点”。?

  与以前的模拟技术相比,DSP滤波器大大提高了精度、线性度和稳定性。FIR滤波器稳定,不能振荡,表现出线性相位响应,即所有频率会以相同的延迟数量通过滤波器,从而使失真达到最小。此外,FIR滤波器的脉冲响应拥有有限的可以量化的时间周期,因此可以预测和控制其影响。?

  滤波可以用于许多示波器测量应用,可以使用滤波解决日益常见的多个高速测量问题。例如,通过滤波,工程师可以限制带宽,降低噪声,同时保持高定时分辨率。还可以使用滤波,控制示波器响应在频率范围高端之上“滚降”的方式。?

  用户指定的特点?

  最新一代高性能测试仪器使用任意FIR滤波器,通过加载在Matlab或类似程序中开发的用户指定系数,可以简便地改变滤波器的特点(图4)。?

最新一代高性能测试仪器使用任意FIR滤波器

  这种用户可以定义的滤波技术为支持高速测量提供了强大的工具。例如,监测信号已经成为测量串行数据设备性能的设计人员关注的一个关键问题,特别是在测量接收单元时。有一些信号是通过任何探头或测试点都得不到的。?

  事实证明,基于这一原因,接收机输入容限测量极具挑战性。在正常情况下,串行设备中的接收机输入对查看信号来说是几乎没有任何意义的接入点,因为感兴趣的信号由设备内部的滤波器处理,以偏置通过电缆、PCB轨迹和连接器传送时发生的劣化。进入接收机有源部分的信号封装在设备内部,因此使用传统技术是不能获得这些信号的,但是,必须评估其眼图和其它特点。?

  解决方案是使用DSP滤波器,模拟接收机内部滤波器的效应。用户可以把在设计被测设备滤波器时使用的相同的系数加载到示波器中。在应用滤波后,示波器用户可以探测输入针脚,同时查看信号,就象在内部探测设备一样。这种“虚拟测试点”揭示了接收机滤波后的信号,即使物理测试点是设备封装上的一个针脚。这个过程称为“反嵌”。?

  可以使用基于DSP的滤波器,实现当前首选的信号滤波技术,包括判定反馈平衡(DFE)。专有的DFE滤波器是当前许多高级串行收发机中使用的技术。示波器内部的数字滤波器可以接受任意FIR滤波系数,可以把DFE系数快照加载到示波器中,对DFE信号进行后期处理。?

  还可以使用DSP滤波,使连接到被测设备的夹具和电缆的影响达到最小。通过检定或建模夹具,把信息转换成相应的滤波系数,示波器用户可以开发“调出”外部单元导致的相移和信号劣化的滤波器。?


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DSP? 串行数据? 信号完整性? 眼图测量?

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