Medición de fluctuación de fase inducida por fuentes de poder y PSNR en osciladores y relojes de baja fluctuación de fase

Su misión

Los sistemas modernos de redes de alta velocidad necesitan osciladores y relojes de baja fluctuación de fase (de 100 fs o mejores). Los valores de la fluctuación de fase para los componentes mencionados se especifican usualmente para un rango de integración de 12 kHz a 20 MHz. Normalmente se miden bajo condiciones ideales de las líneas de alimentación. Aunque las líneas de alimentación limpias ofrecen el mejor valor de fluctuación de fase, un dispositivo aún tiene que suministrar el rendimiento ante interferencias de las líneas de alimentación en el sistema global. El rechazo de la fluctuación de fase inducida por la fuente de poder para las frecuencias de la línea de alimentación, así como las frecuencias de conmutación en convertidores y armónicos DC/DC son usualmente medidos desde 50 Hz hasta solo unos MHz. Para fines de prueba, se genera una interferencia sinusoidal y se superpone en el voltaje de la línea de alimentación en la magnitud requerida. La línea de ruido de fase que resulte (en dBm), en relación con el nivel de voltaje de la interferencia artificial de la línea de alimentación (en dBm) se equipara al PSNR en este punto de frecuencia. La medición se realiza generalmente en diferentes puntos de frecuencia para analizar el PSNR en el rango de frecuencias.

Los analizadores de ruido de fase de Rohde & Schwarz tienen una sensibilidad sin igual, lo que los convierte en los instrumentos de elección para medir el ruido de fase y fluctuación de fase en dispositivos de baja fluctuación. La generación de interferencias sinusoidales y las mediciones de voltaje interferente en la línea de alimentación se pueden llevar a cabo al utilizar un osciloscopio con un generador de funciones integrado y una sonda Power Rail especialmente diseñada.

Solución Rohde & Schwarz

Realizar mediciones de un oscilador o fluctuación de fase de relojes y el rendimiento de PSNR usualmente implica lo siguiente:

• Medición de la línea de base
  Las mediciones del ruido de fase y la fluctuación de fase sin interferencia en la línea de alimentación se utilizan para determinar el rendimiento de la línea de base del dispositivo bajo condiciones ideales (rango típico de la integración de fluctuación de fase desde 12 kHz hasta 20 MHz)
• Medición de PSNR
  Inyección: se inyectan interferencias sinusoidales en diversos puntos de frecuencias para identificar el ruido de fase inducido por la fuente de poder y fluctuación de fase (rango típico de medición PSNR desde 50 Hz hasta 5 MHz)
  Cálculo: El PSNR se calcula en cada frecuencia de inyección, como la relación entre la emisión espuria del ruido de fase que resulte (en dBm) y el voltaje interferente aplicado a la línea de alimentación (en dBm)

Medición de ruido de fase

El analizador de ruido de fase R&S®FSWP proporciona sensibilidad de ruido de fase y fluctuación de fase líder en la industria. Al agregar las opciones R&S®FSWP-B60 o R&S®FSWP-B61 incrementa aún más la sensibilidad a través de la correlación cruzada. El indicador de la ganancia de la correlación cruzada visualizada muestra la contribución del ruido de fase del instrumento, así como el margen relativo a la traza medida del ruido de fase. Se puede configurar el R&S®FSWP para medir la fluctuación de fase del dispositivo dentro del rango de integración definido por el usuario. El ejemplo muestra el rango de 12 kHz a 20 MHz típico para componentes temporales en sistemas de comunicación de alta velocidad. El potente análisis de emisiones espurias en el analizador de ruido de fase representa las emisiones espurias que se generen al inyectar interferencias sinusoidales en las líneas de alimentación. El modo de retención máxima (max. hold) del instrumento permite pasar del modo de frecuencia interferente inyectada hasta el rango de frecuencia deseado. La emisiones espurias que se obtengan y sus valores de desfase, nivel y fluctuación de fase también son visualizados, lo que permite realizar un análisis cómodo de los resultados del PSNR.

Generación y medición de interferencias sinusoidales

La opción R&S®RTO-B6 para el osciloscopio R&S®RTO2000 proporciona un generador de formas de ondas interno con los siguientes modos: generador de funciones, método de modulación, barrido y configuración arbitraria. En el ejemplo, una señal sinusoidal generada a 3 kHz, 10 kHz, 30 kHz, 100 kHz y 300 kHz se aplica a la línea de alimentación del dispositivo, cuando se utiliza un inyector de línea Picotest J2120A. El voltaje real en la línea de alimentación se mide con la sonda Power Rail R&S®RT-ZPR20. La salida del generador de funciones se ajusta para crear la interferencia deseada de 10 mV RMS (–27 dBm) en cada punto de frecuencia de la línea de alimentación. El R&S®RT-ZPR20 incluye un R&S®ProbeMeter integrado para medir con precisión el voltaje DC de la línea de alimentación. Gracias a la compensación de desfase de la sonda Power Rail y al bajo ruido interno, se pueden medir, con gran precisión, incluso las interferencias más pequeñas al utilizar la resolución completa del osciloscopio del R&S®RTO2000.

El modo de alta definición opcional R&S®RTO-K17 incrementa la resolución hasta 16 bit, mejorando aún más la precisión de la medición .

Resumen

El R&S®FSWP y R&S®RTO2000 junto con el generador de formas de ondas interno opcional R&S®RTO-B6 proporcionan una configuración compacta para realizar mediciones del ruido de fase y fluctuaciones de fase inducidos por las fuentes de poder en osciladores y relojes de baja fluctuación de fase. La onda Power Rail R&S®RT-ZPR20 y el modo de alta definición R&S®RTO-K17 proporcionan mediciones de gran precisión de pequeñas interferencias de las líneas de alimentación. Los valores del PSNR se pueden calcular de los niveles de emisiones espurias en el R&S®FSWP y el nivel de voltaje de las interferencias de las líneas de alimentación.