一种基于PLL的测试测量时钟恢复方案

2011-02-20 18:02:00来源: 现代电子技术

  不管是放到测试设置中,还是作为被测设备的一部分,时钟恢复都在进行准确的测试测量时发挥着重要作用。由于大多数千兆位通信系统都是同步系统,因此系统内部的数据都使用公共时钟定时。不管是沿着几英寸的电路板传送,还是经过光纤横跨大陆,数据与其定时输入的时钟之间的关系都可能会被打乱。通过直接从数据中提取时钟,可以在接收机正确实现信号再生。

  必须指出的是,接收机通常会改善输入的数据信号,然后再继续传送。接收机中的判定电路对数据再定时,使波形变方。这一过程依赖于与输入数据同步的时钟信号。接收机内部的时钟恢复功能实现了这一目标,前提是再定时时钟要以相同的方式、相同的时间移动。

  基于PLL的时钟恢复

  可以通过不同架构实现时钟恢复,测量设备中最常用的是基于锁相环(PLL)的方法。根据在数据中看到的跳变,使用恢复电路导出与输入数据同步的时钟,这取决于看到数据中的跳变。对拥有多串完全相同位的数据段,PLL必须保持锁定。环路增益对环路带宽的影响最明显,环路滤波器内部的任何滤波一般都会产生次生效应。应该指出的是,输入数据的跳变密度会影响进入环路的能量,进而影响环路的特性。因此,一致性测试中的环路带宽会视选择的码型的跳变密度而变化。

  系统转函在输入信号的相位调制上执行低通滤波操作,错误响应转函则执行高通滤波功能。在未能追踪带宽以外的相位调制时,环路会追踪环路带宽以内的输入相位调制。这样,环路就可以追踪低频抖动,而忽略PLL环路带宽以外的高频抖动。

  衡量PLL抖动追踪特性的指标之一是环路带宽(LBW),通常在“抖动输入/抖动输出”转函为-3dB的点上测得。但这并不是确定环路的唯一方式。

  宽LBW改善了抖动容限,窄LWB则会从被恢复的时钟中去掉更多的抖动,这有利于下游的同步器,但会降低抖动容限。尽管宽LBW似乎是理想选择,但通常还要考虑成本和技术。宽LBW还会带来更多的噪声或随机抖动。目前测量中使用的LBW一般在1~10MHz的范围内。

  时钟恢复的输入和输出

  必须指出测量中是怎样使用时钟恢复的,哪些地方会发生错误。例如,在发射机测试一侧,要求时钟恢复的主要原因通常有两个:没有提供作为测试设备触发的时钟信号,或者标准要求使用特定的LBW进行抖动测量(参见图1中的a部分)。后一种情况的目的,是用系统接收机(如BERTScope BSA系列)包含时钟恢复来追踪部分输入抖动,这样发射机测试应该只涉及接收机没有追踪的高频抖动(参见图1)。

发射机测试应该只涉及接收机没有追踪的高频抖动

[1] [2] [3]

关键字:PLL  时钟恢复  测试测量

编辑:小甘 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/FPGA/2011/0220/article_1864.html
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北京航空航天大学教授,国内最早从事复杂数字逻辑和嵌入式系统设计的专家。

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