新聞中心

EEPW首頁 > 測試測量 > 設(shè)計(jì)應(yīng)用 > 32GHz帶寬實(shí)時(shí)示波器技術(shù)揭秘(五)

32GHz帶寬實(shí)時(shí)示波器技術(shù)揭秘(五)

作者: 時(shí)間:2017-01-12 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

  圖3 用頻譜儀測量PCI-E Gen III 8Gbps的1010序列信號(hào),即4GHz時(shí)鐘信號(hào),可以清楚見到3次諧波(12GHz)和5次諧波(20GHz),圖中鍺硅示波器在100mv/div設(shè)置下的噪聲底在-26.6dBm的位置,不僅淹沒了2次諧波、4次諧波、5次諧波,也幾乎淹沒了3次諧波,而磷化銦示波器的噪聲底在-36dBm 位置處,可清楚看到5次諧波

  這里面引起一個(gè)思考,也是過往工程師很少考慮的,伴隨著被測信號(hào)頻率提升和示波器帶寬的提高,有一個(gè)兩難問題出現(xiàn),一方面被測信號(hào)頻率提升,其諧波頻率自然跟著提升,因此需要更高帶寬的示波器來量測,另一方面,高次諧波的能量往往比較低,示波器在保證帶寬足夠覆蓋高次諧波的情況下,還要保證其低噪聲不要將低能量的高次諧波淹沒掉了。在以往,或測量低速信號(hào)時(shí),人們只需考慮帶寬而無需考慮示波器低噪聲的。

  除了本底噪聲以外,工程師也常用有效比特來衡量示波器垂直系統(tǒng),它反映的是電壓波形幅值總體測量精度,將示波器本底噪聲、諧波失真等因素綜合考慮進(jìn)去的一個(gè)指標(biāo),詳情可另文撰寫。圖4顯示出磷化銦示波器的有效位數(shù)(ENOB)遠(yuǎn)優(yōu)異于鍺硅示波器,最上面的曲線代表磷化銦示波器,在大部分情況下是6 比特左右,最壞的情況是5.5比特,而鍺硅20GHz示波器最好的情況是5比特,最差情況不到3比特。

 圖4 磷化銦示波器的有效位數(shù)(ENOB)遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)異于鍺硅示波器

  均衡處理

  因?yàn)殡娐钒宀牧显诟哳l時(shí)呈現(xiàn)高損耗,目前的高速串行總線速度不斷演進(jìn),使得流行的電路板材料達(dá)到極限,信號(hào)速度高到一定程度后,信號(hào)到達(dá)接收機(jī)端之后,已經(jīng)有較大的損耗,因此可能導(dǎo)致接收端無法正確還原和解碼信號(hào),從而出現(xiàn)誤碼;如果直接觀察這個(gè)時(shí)候接收端的眼圖,它可能是閉合的。因此工程師可以有兩種選擇,一是在設(shè)計(jì)中使用較為昂貴的電路板材料,另外是仍然沿用現(xiàn)有材料,但采用某種技術(shù)補(bǔ)償其損耗誤差??紤]到低損耗電路板材料和線路的成本太高,我們通常都會(huì)優(yōu)先選擇補(bǔ)償技術(shù)的做法。均衡就是這樣一種技術(shù),有了這一技術(shù),F(xiàn)R4等傳統(tǒng)電路板材料不至于很快被淘汰。使用均衡技術(shù)意味著在接收機(jī)上要使用均衡芯片或均衡算法。目前采用均衡技術(shù)的實(shí)例包括 SATA 6G、SAS 6G、光纖通道、PCI Express Gen2、USB3.0等。

  人們?cè)谑褂眯录夹g(shù)的時(shí)候往往關(guān)注其帶來的好處,忽視其負(fù)面效應(yīng),認(rèn)識(shí)負(fù)面效應(yīng),對(duì)深度理解測量結(jié)果和被測對(duì)象實(shí)際上有非常大的幫助,那么均衡技術(shù)有什么負(fù)面效應(yīng),磷化銦示波器在均衡技術(shù)方面貢獻(xiàn)的是什么?

  理想情況下,被測信號(hào)經(jīng)過被測對(duì)象上的布線時(shí),所有的頻率成分都會(huì)被均等地傳遞到電路的另一端,但是由于電路板材料的損耗,高頻的成分相對(duì)于低中頻成分往往被衰減得更多,如圖5黑色實(shí)線所示。均衡技術(shù)從頻域的角度看,就是對(duì)被衰減的高頻成分進(jìn)行放大補(bǔ)償,從而使得低中高所有頻率成分得到同等的放大或縮小待遇。圖5顯示兩種均衡算法,一是FFE(前饋均衡),另一是DFT(判決反饋均衡)的頻域補(bǔ)償?shù)刃D,虛線代表均衡算法如何對(duì)信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償,紅線代表補(bǔ)償后的最后結(jié)果,理想的情況下,是一條水平的平坦的線,在術(shù)語上,稱作頻響平坦度,說的是信號(hào)經(jīng)過一段電路,其不同頻率成分應(yīng)該以相同的放大或縮小倍數(shù)被傳遞。

圖5 均衡技術(shù)的頻域補(bǔ)償?shù)刃D

  這里面有一個(gè)問題,無論是哪一種均衡技術(shù),都是對(duì)高頻成分進(jìn)行信號(hào)放大,對(duì)示波器而言,就是將采集來的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,對(duì)其高頻部分放大;這里示波器采集來的數(shù)據(jù)包含了示波器本身噪聲,因此放大高頻信號(hào)的同時(shí)也不可避免地會(huì)放大了其本底噪聲,示波器本底噪聲越大,使用均衡技術(shù)的副作用越明顯。磷化銦示波器的本底噪聲低,雖然在采用均衡技術(shù)時(shí),一樣有副作用,但副作用已經(jīng)相對(duì)很低了。所以,我說磷化銦示波器對(duì)均衡技術(shù)而言,最大的貢獻(xiàn)是最小化了均衡技術(shù)的副作用。



評(píng)論


技術(shù)專區(qū)

關(guān)閉