內(nèi)建式抖動(dòng)測(cè)量技術(shù)（下）
加入技術(shù)交流群
抖動(dòng)數(shù)值對(duì)應(yīng)分析
經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)算后，在半周期正弦抖動(dòng)部份，圖二十二左明顯可看出其為一高斯分布，具有一個(gè)峰值，此值就落于正弦抖動(dòng)的最大值上。而右圖振幅調(diào)變抖動(dòng)之測(cè)試結(jié)果，則顯示雙峰之抖動(dòng)分布，且其雙峰的分布量也不盡相同。這是因?yàn)檎穹{(diào)變訊號(hào)每個(gè)峰值電壓不同，而不同的峰值會(huì)對(duì)應(yīng)到不同的數(shù)位碼，所以在長(zhǎng)時(shí)間抖動(dòng)測(cè)試下才會(huì)出現(xiàn)此分布情形。
藉由以上的說(shuō)明可得知，我們所提出之抖動(dòng)測(cè)系統(tǒng)不但可以成功量化抖動(dòng)量，并可藉由長(zhǎng)時(shí)間的分析，可進(jìn)一步地得知抖動(dòng)分布型態(tài)，更可從中運(yùn)算出抖動(dòng)峰值、抖動(dòng)均方根植、n倍sigma的抖動(dòng)分布量…等等。
《圖二十二 長(zhǎng)時(shí)間累計(jì)抖動(dòng)運(yùn)算結(jié)果》
所提出測(cè)試法之測(cè)試結(jié)果
《圖二十三 抖動(dòng)產(chǎn)生示意圖與實(shí)際測(cè)試圖》
利用寬頻抖動(dòng)測(cè)試訊號(hào)
在量測(cè)環(huán)境的建構(gòu)上，我們可分為兩個(gè)部份：一為針對(duì)抖動(dòng)放大電路作測(cè)試，另一則為全系統(tǒng)測(cè)試。在先前架構(gòu)說(shuō)明中提到，我們所提出的測(cè)試架構(gòu)是針對(duì)待測(cè)訊號(hào)之周期對(duì)周期抖動(dòng)作測(cè)試，因此需要一延遲電路，將每個(gè)周期訊號(hào)與延遲一個(gè)周期時(shí)間之訊號(hào)萃取出來(lái)。但為了要驗(yàn)證抖動(dòng)放大電路操作特性，我們也需要一非常寬頻與寬范圍抖動(dòng)測(cè)試訊號(hào)，因此采用圖二十三的測(cè)試法。
亦即我們利用兩臺(tái)高頻訊號(hào)產(chǎn)生器，分別產(chǎn)生代表SUT與SUTd之待測(cè)時(shí)脈訊號(hào)，因?yàn)闀r(shí)脈已強(qiáng)制同步，所以若不改變?nèi)魏螀?shù)時(shí)，SUT與SUTd之訊號(hào)將保持同相位。而為了測(cè)試抖動(dòng)放大電路的放大特性，可藉由調(diào)整其中一臺(tái)訊號(hào)產(chǎn)生器之延遲量，來(lái)仿造實(shí)際時(shí)脈抖動(dòng)情形。
如圖中可以觀察出，若調(diào)整訊號(hào)產(chǎn)生器2的延遲量，可實(shí)現(xiàn)落后抖動(dòng)分量；若調(diào)整訊號(hào)產(chǎn)生器1的延遲量，則可實(shí)現(xiàn)領(lǐng)前抖動(dòng)分量，藉此調(diào)整將可達(dá)到寬抖動(dòng)范圍之測(cè)試。此外因訊號(hào)產(chǎn)生器可產(chǎn)生大范圍頻率調(diào)整，所以也可進(jìn)一步測(cè)試抖動(dòng)放大器線性度。
《圖二十四 抖動(dòng)放大電路量測(cè)環(huán)境示意圖》
分析測(cè)試過(guò)程
圖二十四為抖動(dòng)放大電路測(cè)試環(huán)境示意圖，其輸入訊號(hào)為前述兩臺(tái)訊號(hào)產(chǎn)生器所提供之訊號(hào)。于晶片中前端會(huì)先有預(yù)先放大器（pre-amplifier）將輸入轉(zhuǎn)換為方波，隨之送入脈波吞噬電路與抖動(dòng)放大電路中。當(dāng)抖動(dòng)量經(jīng)電路放大后，我們利用示波器來(lái)觀測(cè)輸出訊號(hào)間的相位差，再將輸出相位差（JACK-JARef）除以輸入相位差（SUT-SUTd），即可得到抖動(dòng)放大電路之放大倍率。
此外當(dāng)輸入訊號(hào)頻率改變時(shí)，可藉由調(diào)整S1和S0來(lái)選擇較為適當(dāng)?shù)拿}波吞噬數(shù)；而若當(dāng)抖動(dòng)放大電路于制作時(shí)發(fā)生漂移，則可藉由調(diào)整外部電阻RExt進(jìn)而改變電流量，以確保抖動(dòng)放大量的準(zhǔn)確性。因此由以上所述之方法，將可測(cè)試出抖動(dòng)放大倍率之線性度（JitterIn vs. JitterOut）、操作頻寬（頻率 vs. 放大倍率）與放大倍率和脈波吞噬數(shù)間的關(guān)系。
《圖二十五 抖動(dòng)量測(cè)系統(tǒng)之量測(cè)環(huán)境示意圖》
抖動(dòng)量測(cè)環(huán)境分析過(guò)程
另外圖二十五為抖動(dòng)量測(cè)試系統(tǒng)之量測(cè)環(huán)境示意圖。其前端和圖二十四做法一致，但因抖動(dòng)放大電路后接上時(shí)間-數(shù)位轉(zhuǎn)換電路，因此已將抖動(dòng)量化成數(shù)位碼，所以我們藉由邏輯分析儀（Logic Analysis；LA）來(lái)運(yùn)算即時(shí)輸出之?dāng)?shù)位碼；經(jīng)一段有效時(shí)間運(yùn)算后，再把邏輯分析儀所輸出之結(jié)果與輸入抖動(dòng)量相比較，即可得知所提出之系統(tǒng)準(zhǔn)確度。
《圖二十六 輸入抖動(dòng)與輸出抖動(dòng)之量測(cè)圖：隨著箭頭方向代表輸入抖動(dòng)遞增》
首先，我們將所提出的抖動(dòng)放大電路，使其操作在不同輸入抖動(dòng)量下，觀察放大倍率間的變化，如圖二十六所示。為了測(cè)試紀(jì)錄方便，我們采用6個(gè)測(cè)試pattern來(lái)驗(yàn)證，也就是說(shuō)利用6個(gè)不同的輸入抖動(dòng)量送入抖動(dòng)放大電路中，然后量測(cè)輸出抖動(dòng)量，以繪出抖動(dòng)放大曲線圖。此外為了驗(yàn)證我們所提出的脈波吞噬觀念可修正放大線性度，所以也針對(duì)四個(gè)頻段做驗(yàn)證。
《圖二十七 抖動(dòng)放大倍率vs.操作頻率》
抖動(dòng)放大電路測(cè)試結(jié)果
圖二十七即為抖動(dòng)放大電路測(cè)試結(jié)果。從圖中可觀察出，在低頻操作時(shí)，因?yàn)榉€(wěn)態(tài)區(qū)域足夠，所以其輸出抖動(dòng)與輸入抖動(dòng)比，與當(dāng)初所設(shè)計(jì)的相距不遠(yuǎn)。但隨著待測(cè)訊號(hào)頻率上升、穩(wěn)態(tài)區(qū)間縮小，在不調(diào)整脈波吞噬數(shù)目的條件下，放大倍率會(huì)隨之縮小，甚至放大倍率消失，導(dǎo)致系統(tǒng)操作錯(cuò)誤。以800-MHz的條件為例，此區(qū)段放大倍率已下降至約2倍左右，此時(shí)已完全無(wú)法彌補(bǔ)時(shí)間-數(shù)位轉(zhuǎn)換電路解析度不足的缺點(diǎn)。因此從此測(cè)試可觀察出，雖于各頻段內(nèi)放大倍率皆可維持放大倍固定，但只要輸入訊號(hào)頻率一變化，就會(huì)造成放大倍率失真以至于會(huì)有誤判的情形。因此接下來(lái)將依前述的說(shuō)明適當(dāng)切換脈波吞噬數(shù)，來(lái)達(dá)到寬頻之放大倍率。
評(píng)論