Jitter-Messungen am seriellen High-Speed-Bus
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Intersymbol-Interferenz (ISI)
„Jitter-track“ ist übrigens eine Besonderheit des Serial Data Analyzers von LeCroy, welche es ermöglicht, diesen Parameter in Quasi-Echtzeit darzustellen. Die Funktion „Jitter breakdown“ bietet eine praxisgerechte Analysemöglichkeit aller Komponenten des periodischen Jitters.
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Eine Digitalschaltung muss auch auf Veränderungen der Flanken durch den Dateninhalt geprüft werden. Diese Veränderungen äußern sich in der so genannten Intersymbol-Interferenz (ISI). Ein Augendiagramm, das sich nur aus der ISI (d.h. ohne Rauschen, Rj und Dj) zusammensetzt, zeigt nur noch den „Data Dependent Jitter“ und erlaubt so, diese ISI-Störungen zu analysieren (Bild 8). Das Bild zeigt große Unterschiede der 0/1-Übergänge, welche durch die Muster 0011 und 1010 erzeugt wurden.
BER (Bit Error Ratio)
Die Messung des BER (Bitfehler-Verhältnis – Anzahl der falsch empfangenen Bits/Anzahl der richtigen Bits) wird über die Oszilloskop-Funktion durchgeführt, welche das empfangene Pattern mit dem vorgegebenen Muster vergleicht (Bild 9). P1 gibt in Bild 9 das BER an, P2 die Anzahl der beteiligten Bits, P3 die Anzahl der „falschen 0“ und P4 die Anzahl der „falschen 1“.
Zusammenfassung der Jitter-Messungen
Eine spezielle Zusammenfassungs-Funktion erlaubt es, alle Jitter-Messungen und die verschiedenen Signaleigenschaften in nur einem Bild darzustellen (Bild 10).
Letztlich steht mit einem Gerät wie dem „Real Time Serial Data Analyzer“ (SDA) ein nützliches Tool für die schnelle Identifikation und genaue Messung von Jitter-Quellen in einem seriellen High-Speed-Bus zur Verfügung:
Der Augendiagramm-Toleranztest ermöglicht eine schnelle Identifizierung von Toleranzüberschreitungen auf Bitebene, die Jitter-Zeitbereichsdarstellung verschafft einen klaren Überblick über nicht ständiges Fehlverhalten, und die „Filtered Jitter“-Messung ist eine wertvolle Hilfe bei der Suche nach der Jitter-Quelle.
Die „Bathtub“-Kurve, abgeleitet von einem „Time Interval Error (TIE)“-Histogramm, erlaubt eine sehr schnelle und zuverlässige BER-Voraussage, d.h. eine schnelle Ableitung des zu erwartenden BER aus dem im Datenübertragungssystem vorhandenen Jitter. Das Q-Scale-Diagramm schließlich, welches eine perfekte Gaußsche Verteilung in Form einer für das menschliche Auge „leichter lesbaren“ schrägen geraden Linie darstellt, zeigt eindeutig alle außergewöhnlichen Jitter wie z.B. Zwei-Moden-Jitter oder Jitter mit einer nicht Gaußschen Verteilung. (Wolfgang Hascher)
Dieser Test erlaubt, Verletzungen der Toleranzmaske anzuzeigen und auf Bitebene zu identifizieren. Alle Toleranzüberschreitungen werden in einer Tabelle (failures) registriert und können pro Kurve (siehe untere Kurve in Bild 3) angezeigt werden. Die untere Kurve (blau), erlaubt es, eine ausgewählte Übergangsphase (hier Nr. 1473) vergrößert darzustellen. Dieser sehr wichtige Test ermöglicht die Prüfung der Empfängertoleranzen gegenüber Amplituden- und Zeitverzerrungen des Signals.
Grafische Jitter-Darstellungen
Jitter-Messungen
Die „Bathtub“-Darstellung (Bild 4) entspricht dem gekreuzten Jitter-Histogramm (logarithmische Darstellung), welche eine sehr schnelle BER-Voraussage erlaubt, ohne dafür eine große Anzahl von Messungen über Minuten oder sogar Stunden durchführen zu müssen, wie es z.B. mit konventionellen BER-Analysegeräten notwendig wäre. Die Messung wird laufend auf den neuesten Stand gebracht. Die Augenöffnung ergibt sich aus dem Abstand zwischen den zwei Kurven bei einem bestimmten BER.
Jitter-Messungen
Im folgenden Beispiel wird ein BER von 10–12 vorgegeben. Das Mess-Ergebnis P2 (ConvRj, Bild 5), ist der Anteil des Zufalls-Jitters (Rj – Random Jitter), welcher der mittleren Abweichung des Gaußschen Anteils des Jitters entspricht (durch Rauschen verursachter Zufalls-Jitter). Deterministic Jitter ändert sich nicht über die Zeit und beträgt im nachstehenden Beispiel immer 25,5 ps, ungeachtet der Anzahl der Messungen, auf Grund seines identifizierbaren Ursprungs, welcher einer Positionsmodulierung der Flanken durch ein definiertes Signal entspricht.
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