抖動測量三種方法

只要測試數據通信IC或測試電信網絡，就需要測試抖動。抖動是應該呈現的數字信號沿與實際存在沿之間的差。時鐘抖動可導致電和光數據流中的偏差位，引起誤碼。測量時鐘抖動和數據信號就可揭示誤碼源。
　　測量和分析抖動可借助三種儀器：誤碼率（BER）測試儀，抖動分析儀和示波器（數字示波器和取樣示波器）。圖1示出每種儀器能處理的位率。
　　選用哪種儀器取決于應用，即電或光、數據通信以及位率。因為抖動是誤碼的主要原因，所以，首先需要測量的是BER。若網絡、網絡元件、子系統或IC的BER超過可接受的限制，則必須找到誤差源。
　　大多數工程技術人員希望用儀器組合來跟蹤抖動問題，先用BER測試儀、然后用抖動分析儀或示波器來隔離誤差源。
BER測試儀
　　制造商需要測量其產品的BER，以保證產品符合電信標準。當需要表征數據通信元件和系統時，BER測試對于測試高速串行數據通信設備也是主要的。
　　BER測試儀發送一個稱之為偽隨機位序列（PRBS）的預定義數據流到被測系統或器件。然后，取樣接收數據流中的每一位，并對照所希望的PRBS圖形檢查輸入位。因此，BER測試儀可以進行嚴格的BER測量，有些是抖動分析儀或示波器不可能做到的。
　　盡管BER測試儀可進行的BER測量，但是，對于10-12BER（每1012位為1位誤差）精度的網絡或器件測試需數小時。為了把測試時間從數小時縮短為幾分鐘，BER測試儀采用“BERT scan”技術，此技術用統計技術來預測BER。
　　圖2示出此技術用熟悉的眼圖做為基準是如何工作的。可以編程BER測試儀在位時間（稱之為“單位間隔”或“UI”）的任何點取樣輸入位。圖2中眼圖下方的圖往往稱之為“澡盆”曲線，表示BER是取樣位置的函數。若BER測試儀檢測位周期（0.5UI）中心的位，則抖動引起位誤差的概率是小的。若BER測試儀檢測位于靠近眼相交點上的位，則將增大獲得抖動引起位誤差的似然性。

抖動分析儀
　　BER測試儀不能提供有關抖動持性或抖動源的足夠信息。抖動分析儀（往往稱之為定時時間分析儀或信號完整性分析儀）可以測量任何時鐘信號的抖動，并提供故障診斷抖動的信息。抖動分析儀也用抖動特性來預測BER，其所用時間比BER測試儀小很多。
　　抖動測試儀對于測試高速數據通信總線（如光纖通信，SerialATA, Infiniband, Rapidio，每個通道的數據率高達3.125Gbits/s）用的器件是有用的。因為抖動分析儀在幾秒內可預測BER，所以，對于生產線測試是有用的，很多ATE制造商根據用戶要求，把抖動測試儀安置在測試系統中。
　　抖動分析儀檢測信號沿并測量沿之間的時間。在采集定時數據之后，抖動分析儀執行算法，產生直方圖、頻率曲線、數據的其他直觀圖像。這些圖像展示干擾信號的線索。靠執行直方圖和頻率曲線的計算，抖動分析儀把整個抖動分離為隨機抖動和確定性抖動。
　　圖3示出一種確定性抖動，它具有一個特殊源。一個干擾信號相位調制基準信號來產生測量信號中的抖動。抖動分析儀可以計算呈現在抖動中的頻率（相位1-4）。一旦知道抖動頻率，就可隔離抖動源并減輕抖動影響。若干擾信號的頻率對應于其他時鐘頻率，則用增加EMI屏蔽或其他方法把源隔離就可解決問題。

示波器
　　兩類示波器證明對于抖動測試和分析是有用的。為了測試通信速度達3.125Gbits/s（在銅線上傳輸數據，這可能是zui高速度）的器件、纜線、子系統或系統，可以用實時取樣示波器。它們類似于抖動分析儀，可以測量任何時鐘信號的抖動。
　　為了測量光信號，如OC-192和10Gigabit Ethernet（9.952Gbits/s）或OC-768（39.808Gbits/s），就需要50GHz~75GHz帶寬的取樣示皮器（如Agilent數字通信分析儀或Tek通信信號分析儀）。也可在電數據信號中用這些示波器。
　　寬帶示波器對于測試當今所用的zui高位率的抖動是有用的。因為它們的低取樣率（150ksamples/s或更低），所以，它們需要重復信號（如PRBS）來建立眼圖，它們從眼圖可建立抖動直方圖。
　　示波器制造商在其示波器上提供抖動分析軟件，圖4示出從示波器所得到的抖動信息（用抖動分析儀也可得到這類分析）。圖中zui上面的圖線表示OC-48（2.488Gbits/s）PRBS圖形，每127位重復出現。在第2個圖線中，示波器計算與軟件產生理想時鐘對照的每位定時誤差。
　　定時誤差圖是數據流的有效瞬時相位圖。它示出抖動包含周期成分。定時誤差圖的快速傅里葉變換（第3個圖線）定標為1MHz/div，顯示抖動的頻率。此頻率可對應于開關電源的時鐘頻率或來自系統數據纜線中的交擾。
　　圖5示出示波器可提供的另外數據實例。眼圖交叉點的直方圖顯示分布有2個峰。雙峰表明確定性抖動，它來自外部干擾（如開關電源）。另一處抖動?D?D隨機抖動遵從高斯分析，不能確定它們的源。

混合儀器
　　zui近，某些測試設備制造商已開發出混合儀器。傳統的BER測試儀只給出位誤差，現在BER測試儀執行某些抖動分析，甚至有的還包含取樣示波器?，F在抖動分析儀也包含取樣示波器，如Warecrest SIA-3000。這些取樣示波器可觀察眼圖，但它們沒有取樣示波器那樣的帶寬?，F在混合儀器的示波器帶寬zui高為6GHz。實時和等效時間取樣示波器現在提供測量抖動和計算BER的軟件。