고속 디지털 설계에서 데이터 전송 속도를 높이기 위해서는 낮은 지터 오실레이터와 클록 등 타이밍 컴포넌트가 필수적입니다. 전체 시스템 설계의 일부로서 컴포넌트는 비이상적인 전력 무결성 시스템 환경에서도 작동해야 하며, 전원공급기에서 발생하는 위상 노이즈와 파워 레일 장애로 인한 지터를 제한해야 합니다. 전원잡음제거(Power Supply Noise Refection, PSNR)를 측정하려면 인공적인 Sinusoidal disturbance의 정확한 생성 및 레벨링과 그에 따른 위상 노이즈 및 지터 장애 측정이 필요합니다.
최신 고속 네트워크 시스템은 낮은 지터(100 fs 이상) 오실레이터 및 클록을 필요로 합니다. 이러한 컴포넌트의 지터 값은 일반적으로 12 kHz~20 MHz 통합 범위로 지정됩니다. 그리고 대개 이상적인 상태의 파워 레일에서 측정됩니다. 깨끗한 파워 레일이 최선의 지터 값을 제공하더라도, 전체 시스템에 파워 레일 장애가 존재한다면 장치는 필요한 지터 성능을 제공해야 합니다. DC/DC 컨버터와 고조파의 스위칭 주파수뿐만 아니라 전력선 주파수를 위한 전원공급기 유도 지터 제거는 일반적으로 최소 50 Hz에서 MHz 단위까지 측정됩니다. 테스트 목적의 Sinusoidal disturbance는 필요한 크기로 생성되어 파워 레일 DC 전압에 중첩됩니다. 인공적인 파워 레일 장애(단위: dBm)의 전압 레벨과 관련된 위상 노이즈 라인(단위: dBm)은 이 주파수 포인트에서 PSNR과 동일합니다. 측정은 일반적으로 위에서 언급한 주파수 범위의 PSNR을 분석하기 위해 여러 주파수 포인트에서 시행됩니다.
로데슈바르즈 위상 노이즈 분석기는 매우 뛰어난 민감도를 보유하고 있어, 낮은 지터 장치에서 위상 노이즈 및 지터를 측정하기에 적합한 계측기입니다. 통합 기능 발생기와 전용 파워 레일 프로브를 탑재한 오실로스코프를 사용하면 파워 레일에서 Sinusoidal disturbance을 손쉽게 발생시키고 장애 전압을 간편하게 측정할 수 있습니다.
오실레이터, 클록 지터, PSNR 성능은 일반적으로 다음의 절차에 따라 측정됩니다.
156.25 MHz 오실레이터의 PSNR 측정: 예를 들면 3 kHz의 주입 주파수로 시작합니다.
위상 노이즈 측정
R&S®FSWP Phase Noise Analyzer는 업계 최고 수준의 위상 노이즈와 지터 감도를 제공합니다. R&S®FSWP-B60 또는 R&S®FSWP-B61 옵션을 함께 사용하면 상호 상관을 통해 감도가 더욱 향상됩니다. 상호 상관 게인 표시기 디스플레이는 계측기의 위상 노이즈 기여도를 보여주고 측정된 위상 노이즈 트레이스에 대한 여유도를 시각화합니다. R&S®FSWP는 사용자 정의 통합 범위 내에서 DUT 지터 측정을 설정할 수도 있습니다. 예시에서는 고속 통신 시스템의 타이밍 컴포넌트에 일반적인 12 kHz~20 MHz 범위를 보여줍니다. 위상 노이즈 분석기의 강력한 Spur 분석은 파워 레일에 Sinusoidal disturbance 주입으로 인한 Spur를 표시합니다. 계측기의 최대 홀드 모드를 사용하면 원하는 주파수 범위에서 주입된 Sinusoidal disturbance 주파수의 스테핑(stepping)이 가능합니다. 그에 따른 Spur 및 각각의 오프셋, 레벨 및 지터 값이 함께 표시되므로 PSNR 결과를 손쉽게 분석할 수 있습니다.
R&S®RTO2000 Oscilloscope의 R&S®RT-ZPR20 Power Rail Probe 자동 감지
Sinusoidal disturbance 생성 및 측정
R&S®RTO2000 Oscilloscope용 R&S®RTO-B6 옵션은 함수 발생기, 변조, 스윕 및 임의 구성 모드를 탑재한 내부 파형 발생기를 제공합니다. 예시에서는 3 kHz, 10 kHz, 30 kHz, 100 kHz 및 300 kHz에서 발생된 정현파 신호가 Picotest J2120A Line Injector를 사용하는 DUT 파워 레일에 적용됩니다. 레일의 실제 전압은 R&S®RT-ZPR20 Power Rail Probe를 통해 측정됩니다. 함수 발생기 출력은 파워 레일의 개별 주파수 포인트에서 원하는 10mV RMS (–27 dBm) Sinusoidal disturbance을 생성하도록 조정됩니다. R&S®RT-ZPR20은 내장된 R&S®ProbeMeter 덕분에 파워 레일 DC 전압을 정확하게 측정할 수 있습니다. 또한, 파워 레일 프로브의 오프셋 보상과 낮은 고유 노이즈로 인해 R&S®RTO2000 Oscilloscope의 전체 분해능을 사용하여 아주 작은 Sinusoidal disturbance도 정확하게 측정이 가능합니다.
R&S®RTO-K17 High Definition Mode를 옵션으로 사용하면 분해능을 최대 16bit까지 향상하여 측정 정확도를 더욱 높일 수 있습니다.
R&S®FSWP 및 R&S®RTO2000은 R&S®RTO-B6 Internal Waveform Generator 옵션과 함께 전원공급기로 인한 위상 노이즈 및 낮은 지터 오실레이터와 클록의 지터를 측정할 수 있는 콤팩트한 셋업을 제공합니다. R&S®RT-ZPR20 Power Rail Probe 및 R&S®RTO-K17 High Definition Mode는 작은 파워 레일 Sinusoidal disturbance 측정에 높은 정확성을 제공합니다. PSNR 값은 R&S®FSWP의 Spur 레벨 및 파워 레일 Sinusoidal disturbance의 전압 레벨로 계산할 수 있습니다.
주입된 파워 레일 Sinusoidal disturbance을 10mV RMS로 레벨링합니다. 선명한 해상도를 위해 R&S®RTP-B6 Waveform Generator의 출력에 20 dB 감쇠기가 사용됩니다.
