基于PLL的測試測量時(shí)鐘恢復方案

　不管是放到測試設置中，還是作為被測設備的一部分，時(shí)鐘恢復都在進(jìn)行準確的測試測量時(shí)發(fā)揮著(zhù)重要作用。由于大多數千兆位通信系統都是同步系統，因此系統內部的數據都使用公共時(shí)鐘定時(shí)。不管是沿著(zhù)幾英寸的電路板傳送，還是經(jīng)過(guò)光纖橫跨大陸，數據與其定時(shí)輸入的時(shí)鐘之間的關(guān)系都可能會(huì )被打亂。通過(guò)直接從數據中提取時(shí)鐘，可以在接收機正確實(shí)現信號再生。

　　必須指出的是，接收機通常會(huì )改善輸入的數據信號，然后再繼續傳送。接收機中的判定電路對數據再定時(shí)，使波形變方。這一過(guò)程依賴(lài)于與輸入數據同步的時(shí)鐘信號。接收機內部的時(shí)鐘恢復功能實(shí)現了這一目標，前提是再定時(shí)時(shí)鐘要以相同的方式、相同的時(shí)間移動(dòng)。

　　基于PLL的時(shí)鐘恢復

　　可以通過(guò)不同架構實(shí)現時(shí)鐘恢復，測量設備中最常用的是基于鎖相環(huán)(PLL)的方法。根據在數據中看到的跳變，使用恢復電路導出與輸入數據同步的時(shí)鐘，這取決于看到數據中的跳變。對擁有多串完全相同位的數據段，PLL必須保持鎖定。環(huán)路增益對環(huán)路帶寬的影響最明顯，環(huán)路濾波器內部的任何濾波一般都會(huì )產(chǎn)生次生效應。應該指出的是，輸入數據的跳變密度會(huì )影響進(jìn)入環(huán)路的能量，進(jìn)而影響環(huán)路的特性。因此，一致性測試中的環(huán)路帶寬會(huì )視選擇的碼型的跳變密度而變化。

　　系統轉函在輸入信號的相位調制上執行低通濾波操作，錯誤響應轉函則執行高通濾波功能。在未能追蹤帶寬以外的相位調制時(shí)，環(huán)路會(huì )追蹤環(huán)路帶寬以?xún)鹊妮斎胂辔徽{制。這樣，環(huán)路就可以追蹤低頻抖動(dòng)，而忽略PLL環(huán)路帶寬以外的高頻抖動(dòng)。

　　衡量PLL抖動(dòng)追蹤特性的指標之一是環(huán)路帶寬(LBW)，通常在“抖動(dòng)輸入/抖動(dòng)輸出”轉函為-3dB的點(diǎn)上測得。但這并不是確定環(huán)路的唯一方式。

　　寬LBW改善了抖動(dòng)容限，窄LWB則會(huì )從被恢復的時(shí)鐘中去掉更多的抖動(dòng)，這有利于下游的同步器，但會(huì )降低抖動(dòng)容限。盡管寬LBW似乎是理想選擇，但通常還要考慮成本和技術(shù)。寬LBW還會(huì )帶來(lái)更多的噪聲或隨機抖動(dòng)。目前測量中使用的LBW一般在1～10MHz的范圍內。

　　時(shí)鐘恢復的輸入和輸出

　　必須指出測量中是怎樣使用時(shí)鐘恢復的，哪些地方會(huì )發(fā)生錯誤。例如，在發(fā)射機測試一側，要求時(shí)鐘恢復的主要原因通常有兩個(gè)：沒(méi)有提供作為測試設備觸發(fā)的時(shí)鐘信號，或者標準要求使用特定的LBW進(jìn)行抖動(dòng)測量(參見(jiàn)圖1中的a部分)。后一種情況的目的，是用系統接收機(如BERTScope BSA系列)包含時(shí)鐘恢復來(lái)追蹤部分輸入抖動(dòng)，這樣發(fā)射機測試應該只涉及接收機沒(méi)有追蹤的高頻抖動(dòng)(參見(jiàn)圖1)。

　　由此可見(jiàn)，對抖動(dòng)成分接近時(shí)鐘恢復LBW的被測信號，LBW設置不正確可能會(huì )導致抖動(dòng)測量不準確。有時(shí)標準會(huì )暗示要在測試中使用時(shí)鐘恢復，例如提到“黃金PLL”，或指定要“在使用以20dB/decade將抖動(dòng)衰減到(比特率/1,667)頻率以下的單極、高通、頻率加權函數后”測量抖動(dòng)。

　　擴頻時(shí)鐘(SSC)把時(shí)鐘能量(和數據)擴散在0.5%的頻段上，降低了頻譜給定頻率上的平均功率。這可以幫助產(chǎn)品滿(mǎn)足放射輻射和傳導輻射的法規要求。為成功地追蹤SSC，接收機必須能夠追蹤調制(包括其諧波)，以避免眼圖閉合。如果環(huán)路響應未能充分追蹤SSC，或在時(shí)鐘和數據路徑之間出現錯誤的延遲，那么測試眼圖就會(huì )模糊閉合。