通信網(wǎng)絡(luò)的世界就像一棵樹(shù),從核心網(wǎng)和城域網(wǎng)擴(kuò)展到移動(dòng)回程網(wǎng),接入網(wǎng)和企業(yè)網(wǎng).已經(jīng)為每種類(lèi)型的通信概述了技術(shù)標(biāo)準(zhǔn).近年來(lái),高速通信設(shè)備和視頻流的擴(kuò)展導(dǎo)致沿互聯(lián)網(wǎng)主干網(wǎng)的流量持續(xù)增加.為了應(yīng)對(duì)速度的提高和數(shù)據(jù)量的增加,我們看到了通信基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備的升級(jí)和擴(kuò)展.促進(jìn)這種類(lèi)型的高速數(shù)據(jù)通信的通信協(xié)議要求傳輸信道的性能和誤碼率(指通過(guò)將接收方在傳輸期間接收的數(shù)據(jù)中的錯(cuò)誤比特?cái)?shù)除以傳輸?shù)臄?shù)據(jù)比特總數(shù)而計(jì)算出的誤碼率).具體來(lái)說(shuō),誤碼率值由信號(hào)質(zhì)量,噪聲和信號(hào)抖動(dòng)特性來(lái)定義.下面文章康比電子將根據(jù)通信設(shè)備所需的信號(hào)質(zhì)量解釋了振蕩器的關(guān)鍵規(guī)格.
高速通信系統(tǒng)的[結(jié)構(gòu)]
圖1顯示了一個(gè)典型的通信系統(tǒng)(傳輸信道),其中兩個(gè)收發(fā)器之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)由多種協(xié)議(PCI,SATA,10GbE等)介導(dǎo).).在這種類(lèi)型的系統(tǒng)中,有源晶振振蕩器用于產(chǎn)生參考時(shí)鐘.通常,數(shù)據(jù)在發(fā)送方被參考信號(hào)串行化,以說(shuō)明參考信號(hào)以低于數(shù)據(jù)速率的頻率振蕩.因此,發(fā)射器的內(nèi)部鎖相環(huán)(鎖相環(huán))用于將參考信號(hào)乘以所需頻率,并傳輸數(shù)據(jù).相反,在接收端,基于鎖相環(huán)的時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)(CDR)用于從傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流中再生參考信號(hào),然后再生的參考信號(hào)用于重構(gòu)數(shù)據(jù).在一些高端系統(tǒng)中,接收端具有用于數(shù)據(jù)重建的嵌入式參考信號(hào).利用這種數(shù)據(jù)傳輸,信號(hào)轉(zhuǎn)換和再生是永久進(jìn)行的,并且利用高速通信,接收端必須準(zhǔn)確地將發(fā)送的數(shù)據(jù)識(shí)別為0和1.因此,如何限制實(shí)際信號(hào)的退化水平(抖動(dòng),噪聲),提高信號(hào)質(zhì)量以及如何有效地設(shè)計(jì)傳輸信道專(zhuān)用集成電路成為至關(guān)重要的問(wèn)題.

[信號(hào)質(zhì)量評(píng)估方法]
眼圖通常被用作評(píng)估通信系統(tǒng)中信號(hào)質(zhì)量的方法.這些圖表使用示波器或類(lèi)似的測(cè)量設(shè)備采集高速數(shù)字信號(hào)波形的多個(gè)樣本.然后,這些波形相互疊加,形成圖形表示."眼圖"這個(gè)名字來(lái)源于類(lèi)似眼睛的分層波形的視覺(jué)外觀.例如,我們將看看10GbE何時(shí)被用作傳輸信道通信協(xié)議.在該系統(tǒng)中,轉(zhuǎn)發(fā)10Gbps信號(hào)所需的時(shí)間(長(zhǎng)度)相當(dāng)于每比特信號(hào)100psec.為了評(píng)估信號(hào)質(zhì)量,信號(hào)每100psec重復(fù)一次,以獲得眼圖.例如,如果我們假設(shè)參考信號(hào)是純的,并且傳輸通道專(zhuān)用集成電路設(shè)計(jì)良好,那么我們將觀察到如圖2左側(cè)所示的對(duì)齊良好的波形.相反,在信號(hào)丟失的情況下,例如由具有顯著石英晶體振蕩器噪聲或抖動(dòng)的參考信號(hào)或設(shè)計(jì)不良的專(zhuān)用集成電路引起的傳輸信道頻帶不足,信號(hào)波形是不穩(wěn)定的,波形的分層導(dǎo)致如圖2右側(cè)所示的"閉眼"類(lèi)型.將信號(hào)數(shù)據(jù)識(shí)別為0或1在很大程度上依賴于眼睛睜開(kāi)的水平和垂直方向

獲得足夠的孔徑.如果眼睛睜開(kāi)是由于噪聲或抖動(dòng)而收縮的,則接收端信號(hào)數(shù)據(jù)識(shí)別不明確,并導(dǎo)致較高的誤碼率.目前,幾乎所有的通信系統(tǒng)都要求誤碼率至少為1x10-12.這意味著對(duì)于每個(gè)數(shù)據(jù)傳輸位,相對(duì)于1012個(gè)數(shù)據(jù)量的一個(gè)誤差是容許的.如上所述,眼圖提供了大量與信號(hào)質(zhì)量相關(guān)的信息,如噪聲,抖動(dòng)和頻帶不足.
抖動(dòng)的[結(jié)構(gòu)元素]

圖3顯示了通信系統(tǒng)中抖動(dòng)的結(jié)構(gòu)要素.總抖動(dòng)表示確定性抖動(dòng)和RJ隨機(jī)抖動(dòng)的總和.DJ(確定性抖動(dòng))是指由電路設(shè)計(jì),電磁感應(yīng)和外部環(huán)境引起的抖動(dòng).DJ的特點(diǎn)包括寬度均勻,不依賴于經(jīng)過(guò)的時(shí)間.
雜散和次諧波是由有源晶振振蕩器作為參考時(shí)鐘源引起的對(duì)DJ有貢獻(xiàn)的元素.
顧名思義,RJ(隨機(jī)抖動(dòng))指的是不可預(yù)測(cè)的抖動(dòng)元素,可以基于器件本身的固有特性或由于熱噪聲等的影響而自然誘發(fā).隨著時(shí)間的推移,RJ特征越來(lái)越廣.參考信號(hào)源的實(shí)際抖動(dòng)是由用作參考時(shí)鐘源的時(shí)鐘振蕩器引起的對(duì)RJ有貢獻(xiàn)的元素.
在其他系統(tǒng)中,DJ歸因于電路板PSU噪聲,串?dāng)_和電纜設(shè)計(jì)的影響導(dǎo)致頻帶不足,而RJ歸因于專(zhuān)用集成電路噪聲.系統(tǒng)設(shè)計(jì)者的任務(wù)是改進(jìn)專(zhuān)用集成電路設(shè)計(jì)或改變電路板布局和組件,以減少TJ.

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