Misurare il jitter indotto dall'alimentazione e il PSNR in oscillatori e clock a basso jitter

Attività da eseguire

I moderni sistemi di rete ad alta velocità richiedono oscillatori e clock a basso jitter (100 fs o migliore). I valori di jitter per tali componenti sono tipicamente specificati per un intervallo di integrazione da 12 kHz a 20 MHz. Sono tipicamente misurati in condizioni di linea di alimentazione ideale. Anche se le linee di alimentazione pulite danno il miglior valore di jitter, un dispositivo deve ancora fornire le prestazioni di jitter richieste in presenza di disturbi delle linee di alimentazione nel sistema complessivo. La reiezione del jitter indotto dall'alimentazione per le frequenze della linea di alimentazione, così come le frequenze di commutazione nei convertitori CC/CC e le armoniche sono tipicamente misurate da 50 Hz a pochi MHz. Per scopi di test, un disturbo sinusoidale è generato e sovrapposto alla tensione CC della linea di alimentazione alla grandezza richiesta. La linea di rumore di fase risultante (in dBm), relativa al livello di tensione del disturbo artificiale della linea di alimentazione (in dBm) è uguale al PSNR in questo punto di frequenza. La misura è tipicamente eseguita a più punti di frequenza per analizzare il PSNR sull’intervallo di frequenza menzionato precedentemente.

Gli analizzatori di rumore di fase Rohde & Schwarz hanno una sensibilità senza rivali, che li rende lo strumento di prima scelta per misurare il rumore di fase e il jitter nei dispositivi a basso jitter. La generazione di disturbi sinusoidali e le misure di tensione di disturbo sulla linea di alimentazione possono essere facilmente eseguite utilizzando un oscilloscopio con un generatore di funzioni integrato e una sonda dedicata alla linea di alimentazione.

Soluzione Rohde & Schwarz

Misurare le prestazioni di un oscillatore o di un jitter di clock e PSNR comporta tipicamente quanto segue:

• Misura di base
  Il rumore di fase e la misura del jitter senza disturbi sulla linea di alimentazione sono utilizzati per determinare le prestazioni di base del DUT in condizioni ideali (intervallo tipico di integrazione del jitter da 12 kHz a 20 MHz)
• Misura PSNR
  Iniezione: i disturbi sinusoidali sono iniettati in vari punti di frequenza per identificare il rumore di fase e il jitter indotti dall'alimentazione (il tipico intervallo di misura del PSNR va da 50 Hz a 5 MHz)
  Calcolo: il PSNR è calcolato a ogni frequenza di iniezione come il rapporto tra le spurie del rumore di fase risultanti (in dBm) e la tensione di disturbo applicata alla linea di alimentazione (in dBm)

Misura del rumore di fase

L'analizzatore di rumore di fase R&S®FSWP offre una sensibilità al rumore di fase e al jitter che è leader nel settore. L'aggiunta dell'opzione R&S®FSWP-B60 o R&S®FSWP-B61 migliora ulteriormente la sensibilità attraverso la correlazione incrociata. L'indicatore del guadagno di correlazione incrociata visualizzato mostra il contributo del rumore di fase dello strumento e visualizza il margine relativo alla traccia del rumore di fase misurato. L'analizzatore R&S®FSWP può essere configurato per misurare il jitter del DUT entro un intervallo di integrazione definito dall'utente. L'esempio mostra l’intervallo da 12 kHz a 20 MHz tipico dei componenti di temporizzazione nei sistemi di comunicazione ad alta velocità. La potente analisi delle spurie nell'analizzatore di rumore di fase descrive le spurie che risultano dall'iniezione di disturbi sinusoidali sulla linea di alimentazione. La modalità di tenuta massima dello strumento consente di regolare la frequenza del disturbo iniettato nell'intervallo di frequenza desiderato. Sono anche visualizzati le spurie risultanti e i relativi valori di offset, livello e jitter, permettendo una comoda analisi dei risultati PSNR.

Generazione e misura di disturbi sinusoidali

L'opzione R&S®RTO-B6 per l'oscilloscopio R&S®RTO2000 fornisce un generatore di forme d'onda interno con generatore di funzioni, modulazione, sweep e modalità di configurazione arbitraria. Nell'esempio, un segnale sinusoidale generato a 3 kHz, 10 kHz, 30 kHz, 100 kHz e 300 kHz è applicato alla linea di alimentazione del DUT utilizzando un iniettore di linea Picotest J2120A. La tensione effettiva sulla linea è misurata con la sonda per linee di alimentazione R&S®RT-ZPR20. L'uscita del generatore di funzioni è regolata per creare il disturbo desiderato di 10 mV RMS (-27 dBm) in ogni punto di frequenza sulla linea di alimentazione. La sonda R&S®RT-ZPR20 include un R&S®ProbeMeter integrato per misurare accuratamente la tensione CC della linea di alimentazione. Grazie alla compensazione dell'offset della sonda della linea di alimentazione e al basso rumore intrinseco, anche i più piccoli disturbi possono essere misurati accuratamente utilizzando la piena risoluzione dell'oscilloscopio R&S®RTO2000.

La modalità ad alta definizione opzionale R&S®RTO-K17 aumenta la risoluzione fino a 16 bit, migliorando ulteriormente l'accuratezza delle misure.

Riassunto

L'analizzatore R&S®FSWP e l’oscilloscopio R&S®RTO2000, insieme al generatore di forme d'onda interno opzionale R&S®RTO-B6, forniscono una configurazione compatta per misurare il rumore di fase indotto dall'alimentazione e il jitter su oscillatori e clock a basso jitter. La sonda della linea di alimentazione R&S®RT-ZPR20 e la modalità ad alta definizione R&S®RTO-K17 forniscono misure altamente accurate di piccoli disturbi della linea di alimentazione. I valori PSNR possono essere calcolati dai livelli di spurie nell'analizzatore R&S®FSWP e dal livello di tensione del disturbo della linea di alimentazione.