泰克BERTScope? 時鐘恢復&時鐘恢復儀器
主要特點和優點
儀器級的時鐘恢復設備
150Mb/s 到28.6Gb/s 連續可調的時鐘恢復，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 精確的可調環路帶寬；支持USB3.0、SATA 6G和PCIe3.0中24MHz帶寬抖動傳遞函數(JTF)測試
精確、可調、自檢測和顯示的PLL 環路帶寬、peaking 和抖動傳遞函數(JTF)- 能夠得到標準要求的“黃金鎖相環”
可調的峰值、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 耦合的數據通路提供了精確的信號完整性
輸出全速率或分頻時鐘。全速率時鐘輸出最高14.3Gb/s，半速率時鐘輸出從14.3Gb/s 到17.5Gb/s 和28.6Gb/s
內建均衡器能夠從帶有嚴重ISI 數據中恢復時鐘
數據測量能力
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
用戶可設定測量抖動頻率限定，進行帶限的抖動分析
預設PCI Express Gen2 抖動頻率限定
可選的PCIe 2.5 、5和8Gb/s PLL 環路分析(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 耦合的數據通路
應用
設計/ 驗證高速IO 組件和系統
信號完整性分析
工業標準的串行數據流認證
BERTScope CR系列產品可以用于任意的采樣示波器、誤碼儀 或碼型發生器
連接BERTScope CR 時鐘輸出到BERTScope 分析儀?
連接BERTScope CR 時鐘輸出到誤碼分析儀?
符合標準的時鐘恢復
許多標準現在都制定了抖動測試必須在從數據中提取的參考時鐘下進行。典型的PLL 特性有-3dB 環路帶寬、滾降速率以及允許的響應峰值。
基于BERTScope CR系列時鐘恢復儀的先進構架，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最高的環路帶寬；同時也是第一款允許用戶自由設定環路帶寬、峰值/ 阻尼和滾降的時鐘恢復設備。
研發和測試工程師現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，支持的數據率從150Mb/s 到12.5Gb/s，14.2Gb/s 以上需要擴展數據率選項。用戶能夠完全控制關鍵的參數，可變的環路帶寬、峰值/ 阻尼和一階、二階的滾降，優化抖動跟蹤。
BERTScope CR能夠和BERTScope 誤碼率分析儀無縫結合起來進行 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(Golden PLL)
許多測試規范要求使用黃金鎖相環( Golden PLL ) ?？刂艬ERTScope CR的可變環路帶寬可以控制傳輸到輸出時鐘的抖動。當環路帶寬設置比較小，更多的高頻抖動從時鐘中濾除。當希望輸出時鐘抖動最小，那么可以將環路帶寬設置為最窄。當環路帶寬設置較大，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最佳的環路帶寬設定值，通常稱之為黃金鎖相環(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，但是其對系統的影響必須要考慮在內。BERTScope CR系列儀器能夠準確的跟蹤最大頻偏到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還是第一款支持PCI Express、SerialATA、SAS 和USB 標準，從帶SSC 的數據中恢復出時鐘信號。
擴頻時鐘是一種低頻的調制(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環路行為的監測。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的調制輪廓線。上方的波形顯示的是輸入數據和輸出時鐘的相位差。
觀察和測量SSC 調制
SSC 調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，導致誤碼產生。
BERTScope CR系列儀器還能夠允許觀測和測量系統中的SSC調制。SSC調制的問題能夠導致時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，經常導致誤碼。相反地，如果調制周期過長，時鐘頻率長時間不變，可能會導致系統EMI 過大。
比較干凈的SSC 調制
SSC 波形試圖提供了經過校準的SSC 調制，允許用戶立即看到SSC調制是否存在問題。縱軸表示著載波偏離，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最大SSC 變化速率。BERTScope CR系列儀器能直接顯示dF/dt，提供了最大和最小峰值參數測量。
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 的完美結合，使得時鐘恢復儀同分析設備無縫的兼容在一起，共享相同的用戶界面。通過一根USB 電纜和高質量的射頻同軸電纜將兩種設備連接在一起-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上面進行設置。就是這么簡單。同樣的設置信息也能在CR的前面板上立即顯示出來，例如PLL環路帶寬、鎖定狀態、碼速率、峰值和滾降。這個系統使得用戶非常清楚、直觀的明確影響當前測試的條件和狀態。
在BERTScope 誤碼率分析儀上的圖形顯示能力允許用戶描繪出環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，正確的參數信息按照標準要求自動設置即可。然而，如果用戶想探索設計的極限性能，例如當系統抖動構成是非常重要的時候，CR 能輕易的完成各種參數的控制。時鐘恢復在這個例子中起到非常關鍵的作用，模擬過大的峰值對理解系統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，并集成了軟件開發包。
數據和恢復時鐘路徑延遲匹配的重要性
時鐘恢復環路帶寬vs 數據速率 - BERTScope CR 系列產品支持可變的環路帶寬，從100KHz 到12MHz。在途中綠色區域中是經過環路帶寬校準的。
當從帶有SSC調制數據中恢復時鐘時，或是數據帶有大量周期性抖動時，確保數據和通過BERTScope CR恢復出的時鐘之間的延遲匹配是至關重要的。數據路徑必須增加儀器時鐘或觸發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，對于高數據率信號，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 數據輸入； 一對相位和延時匹配電纜連接C R 數據輸出和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。非相關的時鐘、開關電源和其他非相關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接收端中的較低頻的抖動，這樣系統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指定頻率范圍的抖動測量。用戶可以輸入最高、最低抖動頻率。最多同時可以指定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據是無關的，主要來自于系統時鐘的耦 合、來自數據無關的走線串擾以及開關電源紋波相關的抖動等等。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。
占空比相關抖動測量
DCD 抖動測量
抖動分量還有一部分是和數據碼型相關的。DCD(占空比相關性抖動)發生在碼型中連續的比特有不同的長度。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據的DCD，并在前面板顯示其測量值。
分析抖動的強大工具
串行數據信號測量中的總體抖動測試提供了對系統性能準確預測的信息。然而，總體抖動不能提供太多抖動產生的原因。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 是為最新出現的高速標準，例如100Gb以太網(100GbE)，速率25.78125Gb/s，而設計的產品。CR286A 最大的速率達到28.6Gb/s 以支持OIF-CEI 28G。這款設備繼承了CR125A 所有的特點，并且獲得過產品設計大獎，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最大的動態范圍。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?。换蛘哌m用于對靈敏度要求非常高的電測試。提供完全的對信號進入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系列內置均衡功能，因此，即使頻率相關損耗 條件使眼圖完全閉合，進而在數據輸入信號中產生ISI 時，工程師仍能恢復時鐘。
在高速的應用，ISI 在10Gb/s 的系統中已經表現的非常明顯， 對于100GbE，碼速率為25.78125Gb/s，ISI 導致了完全的眼 圖閉合。通過內置線性均衡功能，您可以使用BERTScope CR 系列恢復時鐘，同時滿足設置的環路帶寬和峰值條件。這可以 輕松觸發BERTScope 或泰克示波器等下游儀器，同時仍能滿 足關心的高速標準中的“黃金PLL”要求。通過路徑傳送的數 據信號不受時鐘恢復均衡的影響。
增益和均衡器設置關系。本圖表明均衡器增益和均衡器在15 和25Gb/s 速率時設置的大致關系。在2.5Gb/s時的最高均衡設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據中恢復時鐘。該均衡器支持所有數據速率。
性能
CR125A/175A/286A
儀器指標
| 性能 | 描述 |
|---|---|
| 數據接口 | 50Ω 差分或者單端，DC 耦合.APC3.5 用戶可更換Planar Crown 適配器 |
| 數據率范圍 | 150Mb/s到28.6Gb/s(CR125A速率為12.5Gb/s；CR175A 速率為17.5Gb/s) |
| 數據插入損耗 | 從數據輸入端到數據輸出端，2dB(最小)，2.6dB(典型值)，3dB(最大) |
| 數據輸入電壓范圍 | -5 V (最小), +5 V (最大) |
| 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) |
| 環路帶寬 | 100KHz~12MHz 可調 |
| 環路帶寬精度 | ± 10%(1100 碼型) |
| 鎖定范圍 | 缺省50MHz，10~500MHz 可調 |
| 峰值 | 0-6 dB (500 kHz - 12 MHz) 0 dB(100 kHz -500 kHz) |
| 峰值精度 | 大于設置值的± 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 (最大)當輸入幅度 800 mVp-p、10 Gb/s, 1010 碼型, 2 MHz 環路帶寬，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 (最大) |
| 輸出幅度 | 250 mV (最小),時鐘速率≤ 12.5 Gb/s 時900 mV (最大), 時鐘速率>12.5 Gb/s 時700 mV (最大) |
| 輸出幅度 設置精度 | 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 |
| 觸發輸出(后面板) | |
| 接口類型 | SMA，50Ω，DC 耦合 |
| 延遲 | 300?ms |
| 觸發輸入(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 |
| 最大頻率 | 90?MHz |
| 最小頻率分辨率 | 200?Hz |
| 最大抖動 | 僅限定在PLL 環路帶寬為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 | 對數或線性 |
| 最大測量頻段個數 | 對數或線性 |
| 最大測量 頻段個數 | 3 |
| 占空比相關的抖動 | |
| 單位 | UI 百分比或者ps |
| 最大范圍 | 50% UI |
關鍵指標
| 性能 | CR125A | CR175A | CR286A | CR175A HS 選件 | CR286A HS 選件 | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 數據輸入/ 輸出 | ||||||
| 數據輸入靈敏度 | 100?mV 單端(典型) 50?mV 差分(典型) | 40 mV 單端(典型) 20 mV 差分(典型) | ||||
| 輸入數據率范圍 | 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 | |
| 數據插入損耗 | 2?dB (min), 2.6?dB (typical), 3?dB (max), up to 12.5?Gb/s*2 | — | ||||
| 數據電壓范圍 | –5?V (min), +5?V (max) | –5?V (min), +5?V (max) 1?Vp-p?(max) | ||||
| 邊沿密度精度 | ± 1%, 最大14.3 Gb/s, ± 3% >14.3 Gb/s | |||||
| 均衡范圍 | 0 to 10?dB | |||||
| 數據輸出 | 最大12.5Gb/s*2 | — | ||||
| 時鐘和子速率(sub-rate)時鐘輸出 | ||||||
| 環路帶寬 | 100?kHz to 12?MHz 200 kHz~12MHz 大于14.3GHz- 最大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 | 數據率≤ 14.3 Gb/s 時全速率時鐘輸出最大 數據率 >14.3 Gb/s 時半速率時鐘輸出 | |||||
| 子速率(Sub-rate)時鐘分頻比 | 數據率≤ 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 數據率 >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?從數據輸入端到數據輸出端。數據率大于12.5Gb/s 使用外部功分器和端接。
泰克BERTScope? 時鐘恢復&時鐘恢復儀器