信號完整性系列之十七—— 基于誤碼率的眼圖測試，ISOBER

力科在2008年10月推出了新一代的串行數(shù)據(jù)分析選件——SDAII，SDAII可以測量某誤碼率的眼圖輪廓，是目前實(shí)時(shí)示波器中唯一可以測量誤碼率眼圖的解決方案。

ISOBER的原理

在力科示波器中，測量到一定數(shù)量比特疊加的眼圖后，以眼的中心為原點(diǎn)，以若干條對角線對眼圖進(jìn)行切割，如圖3所示的紅色直線是對眼圖進(jìn)行切割，計(jì)算 出眼圖在每條切割線上的直方圖，如圖3中紅色拋物線所示。使用MJSQ文檔的Dual-Dirac模型對直方圖的尾部進(jìn)行擬合與外插值，推算出更多統(tǒng)計(jì)樣 本時(shí)的直方圖分布，即低誤碼率時(shí)的直方圖的極值。把每條切割線上的直方圖在同一誤碼率的極值的座標(biāo)用直線連接，得到圖3下部分所示為各個(gè)誤碼率的眼圖輪 廓。為了保證直方圖外插值的精度，通常需要累積上百萬個(gè)比特的眼圖后再進(jìn)行ISOBER scan。（關(guān)于Dual-Dirac模型的詳細(xì)介紹，參考MJSQ文檔）

ISOBER的應(yīng)用

ISOBER可以快速測量出低誤碼率時(shí)的眼圖輪廓，對于高速串行信號的分析與驗(yàn)證非常實(shí)用。如下圖4所示是用力科示波器測量兩個(gè)3.125Gbps 信號的ISOBER圖?？梢姡谕瑯訙y量了140萬個(gè)比特的眼圖后，兩者的眼圖非常接近，眼高與眼寬也比較接近。但是，使用ISOBER掃描 后，BER=10 的眼圖輪廓相差較大。在BER=10 時(shí)，左半部分的眼圖輪廓遠(yuǎn)小于右半部分的眼圖輪廓，說明右半部分的高速串行信號的整體性能優(yōu)于左半部分的。

如果我們同時(shí)對兩路串行信號進(jìn)行抖動分析，抖動分解結(jié)果如表1所示?？梢园l(fā)現(xiàn)前者的隨機(jī)抖動Rj較大（高達(dá)10.11ps），后者的周期性抖動較大 （36.37ps）。由于BER=10 的總體抖動Tj(1e-12) ＝ Dj + 14.07 * Rj ，隨機(jī)抖動Rj對于總體抖動Tj的影響很大。盡管后者的Pj大于前者，但是前者的Rj大于后者，最終前者的Tj(1e-12)大于后者，所以不難理解為何 前者的BER=10 的眼圖輪廓小于后者了。

在串行數(shù)據(jù)鏈路中，隨機(jī)抖動通常來自于高速收發(fā)器的時(shí)鐘，參考時(shí)鐘經(jīng)過鎖相環(huán)倍頻后為高速收發(fā)器提供時(shí)鐘，如果PLL的輸入時(shí)鐘的隨機(jī)抖動較大時(shí)， 經(jīng)過PLL倍頻后成比例增大（抖動放大倍數(shù)是PLL的倍數(shù)的平方）。對于左半部分的串行數(shù)據(jù)鏈路，需要測量和分析參考時(shí)鐘和PLL。而周期性抖動通常來自 于開關(guān)電源噪聲和串?dāng)_，對于右半部分的串行數(shù)據(jù)鏈路，需要測量和分析高速收發(fā)器的電源噪聲、PLL的電源噪聲與抖動。

結(jié)語：在力科開發(fā)ISOBER之前，業(yè)界只能使用BERT或者采樣示波器來測量基于誤碼率的眼圖，而BERT和 采樣示波器的普及率較低。實(shí)時(shí)示波器作為電子工程師最頻繁使用的通用儀器，力科的串行數(shù)據(jù)分析選件的ISOBER功能可以快速的測量低誤碼率下的眼圖輪 廓，為高速串行數(shù)據(jù)的分析和驗(yàn)證提供了更好的方法。