Verifica del rumore di fase aggiuntivo e dell'attenuazione del jitter dei PLL nei progetti digitali ad alta velocità

La crescente velocità dei dati nei progetti digitali e nei sistemi di comunicazioni wireless richiede l'utilizzo di PLL SerDes e sintetizzatori di clock con basso rumore di fase aggiuntivo ed elevata attenuazione del jitter. I sistemi elettronici moderni utilizzano spesso un'architettura a due stadi composta da un attenuatore di jitter e un sintetizzatore di frequenza. Grazie alla loro elevata sensibilità al rumore di fase, gli analizzatori di rumore di fase sono gli strumenti preferiti per effettuare questo tipo di test. Per stimolare il PLL è necessario utilizzare una sorgente di segnale addizionale a bassissimo rumore di fase.

Attività da eseguire

PLL SerDes nei progetti digitali ad alta velocità

Il rumore di fase aggiuntivo (rumore di fase residuo) indica la quantità di rumore di fase che un dispositivo aggiunge al rumore di fase già presente nel suo segnale in ingresso.

La realizzazione del test, pertanto, richiede una sorgente del segnale quasi ideale, con un rumore di fase trascurabile rispetto al rumore di fase aggiuntivo del dispositivo in esame, affinché il rumore di fase misurato sull'uscita del dispositivo sia dominato dal rumore di fase aggiuntivo.

Per caratterizzare i PLL utilizzati nelle moderne applicazioni digitali ad alta velocità, questa misura diventa sempre più impegnativa e richiede una sorgente del segnale dalle eccellenti prestazioni in termini rumore di fase.

Un altro parametro importante è la funzione di trasferimento del jitter (JTF), che mostra l'attenuazione del jitter del dispositivo a diversi offset di frequenza. Una quantità discreta di jitter viene artificialmente introdotta all'ingresso del dispositivo in prova, mentre il jitter stesso viene misurato all'ingresso e all'uscita per calcolare l'attenuazione del jitter dovuta al PLL.

Diagramma a blocchi di PLL SerDes a due stadi

Soluzione di misura

Esempio di configurazione
Esempio di configurazione: Misura del rumore di fase aggiuntivo con l'analizzatore R&S®FSWP e misura della funzione di trasferimento JTF con l'analizzatore R&S®FSWP e il generatore R&S®SMA100B

L'analizzatore del rumore di fase e tester VCO R&S®FSWP ha una sensibilità al rumore di fase ai vertici del mercato, che può essere ulteriormente migliorata tramite le opzioni di cross-correlazione R&S®FSWP-B60 e R&S®FSWP-B61 (basso rumore di fase).

Con l'opzione di misura del rumore di fase residuo R&S®FSWP-B64, lo strumento dispone di una sorgente di segnale a bassissimo rumore di fase adatta per effettuare facilmente le misure di rumore di fase aggiuntivo.

In alternativa, per stimolare il PLL da caratterizzare, può essere utilizzata una sorgente di segnale esterna, come il generatore di segnali RF e a microonde R&S®SMA100B. Il generatore R&S®SMA100B offre la migliore purezza del segnale e le migliori prestazioni di rumore di fase, con la disponibilità di diverse opzioni scalabili per ottenere le prestazioni del rumore di fase desiderate.

Per la maggior parte dei PLL SerDes e sintetizzatori di clock, il rumore di fase offerto dall'opzione R&S®FSWP-B64 e dal generatore R&S®SMA100B è trascurabile rispetto al rumore di fase aggiuntivo del dispositivo sotto test. Il rumore di fase misurato dall'analizzatore R&S®FSWP rappresenta principalmente il rumore di fase aggiuntivo del dispositivo in prova.

Con il metodo di misura del rumore di fase aggiuntivo utilizzabile con l'opzione R&S®FSWP-B64, l'influenza del rumore di fase del segnale di stimolo può essere ridotta ancora di più 1). Diversamente da altre soluzioni, non c'è alcuna necessità di ottenere manualmente l'ortogonalità con un variatore di fase esterno. Se ne occupa automaticamente l'analizzatore R&S®FSWP, definendo così un nuovo standard di riferimento per le misure del rumore di fase aggiuntivo facili da eseguire.

Il generatore R&S®SMA100B può essere utilizzato anche per misurare la funzione di trasferimento del jitter del PLL. Attraverso la modulazione PM (opzione R&S®SMAB-K720) viene aggiunto artificialmente del jitter alla sorgente del segnale.

L'analizzatore R&S®FSWP misura il jitter presente all'uscita del dispositivo in prova e lo normalizza con riferimento al livello di jitter presente all'ingresso del dispositivo per stabilire l'attenuazione del jitter dovuta al dispositivo stesso. L'analizzatore R&S®FSWP misura l'attenuazione del jitter a diversi offset di frequenza e predispone la funzione di trasferimento del jitter del dispositivo sotto test, compreso il suo picco e la larghezza di banda a 3 dB (vedi schermata in basso.

Riassunto

Funzione di trasferimento del jitter: impostazione della misura

L'analizzatore R&S®FSWP offre le funzionalità necessarie per misurare il rumore di fase aggiuntivo dei PLL utilizzati nei progetti digitali ad alta velocità. Il generatore R&S®SMA100B può essere utilizzato come sorgente di segnale esterna a bassissimo rumore di fase per misurare la funzione di trasferimento del jitter (JTF) del PLL.

Misura automatizzata della funzione di trasferimento del jitter
Misura automatizzata della funzione di trasferimento del jitter
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