Diesem Bericht liegt ein sehr interessanter Applikationsbericht von Tektronix zugrunde, der unter anderem den Aufbau eines Augendiagramms im Zusammenhang mit den üblichen Triggermethoden beschreibt. Die so erhaltenen Informationen lassen sich anschliessend auf verschiedene Weise analysieren. Dem Leser werden zudem grundlegende Wege beschrieben, wie Sender, Kanäle und Empfänger optimal getestet werden sollten.
Parametrische Informationen über das Signal
Ein richtig aufgebautes Augendiagramm sollte jede mögliche Bitsequenz enthalten, und zwar von einfachen 101s und 010s bis zu isolierten Bit, die oft erst nach langen Folgen von Nullen und anderen Problemsequenzen erscheinen. Augendiagramme zeigen parametrische Informationen über das Signal und die Effekte auf das Signal während des Systemdurchlaufs. Protokollfehler und logische Probleme werden aber nicht angezeigt. Wenn eine logische Eins einwandfrei erscheint, dann zeigt es aber nicht die Tatsache, dass das System eine Null senden sollte. Wenn allerdings die Systemelektronik dafür sorgt, dass die logische Eins so deformiert wird, dass der entfernte Empfänger das Signal für eine Null hält, dann muss ein korrekt eingestelltes Augendiagramm genau die Ursache aufzeigen. Übliche Vorgehensweisen, um ein Augendiagramm zu charakterisieren, sind die Messungen der Anstiegszeiten, Abfallzeiten, des Jitters in der Mitte des Augen-Kreuzungspunktes und die vorhandenen Überschwinger. Hinzu kommen je nach Fall weitere numerische Beschreibungen des Augenverhaltens, um einwandfreie Ergebnisse zu erhalten und notwendige Vergleiche durchführen zu können. Aktuelle Instrumente bieten bereits automatische Messungen dieser Parameter und vereinfachen damit die notwendigen Messvorgänge. Viele Augendiagramme werden auf Testinstrumenten erstellt, die Testfolgen wiederholen, wie zum Beispiel PRBS-Muster (Pseudorandom-Binary-Sequence), die von einem BERT-Gerät (Bit-Error-Ratio-Tester) erzeugt werden. Diese Geräte können in der Regel mehrere Triggersignale erzeugen. Die verschiedenen Triggervarianten werden im Applikationsbericht eingehend beschrieben.
Augendiagramm und BER
Während Augendiagramme ein Bild der parametrischen Performance bieten, werden Elektroniksysteme letztlich daran gemessen, ob sie Signale ohne Fehler durchlaufen lassen. Die Bit Error Rate (BER) ist hier der Qualifikationsfaktor. Ein perfektes Augendiagramm zeigt die parametrischen Aspekte aller möglichen Bitsequenzen. Das bedeutet eine hohe Informationstiefe. Typischerweise bestehen Augendiagramme aus Spannungs-/Zeit-Proben der Originaldaten, und zwar mit einer Probenrate, die erheblich unter der Datenrate liegt. Wenn aber Problemzustände zum Beispiel durch Übersprechen oder Interferenz unregelmässig auftreten, sind diese auf einem Oszilloskop-Augendiagramm nicht sichtbar. So besteht zum Beispiel eine Forderung an Links, besser als ein Fehler pro Millionen Bits (1 × 10–12 BER) zu arbeiten. Augendiagramme können aber nicht weiter als unter 1 × 10–5 funktionieren.
BERT-System nimmt Probendaten direkt von der Leitungsrate ab
Das Informationsloch lässt sich aber auf mehreren Wegen schliessen. Man kann zum Beispiel ein Augendiagramm aus Spannungs-/Zeit-Messungen mit einer Architektur erstellen, die eine höhere Probeneffizienz aufweist. Systeme, wie das BERTScope, sind zudem in der Lage, eine wesentlich höhere Tiefe zu bieten als Samplingscopes. Eine zweite Lösung besteht darin, dass ein BERT-System Probendaten direkt von der Leitungsrate abnimmt. Es kann somit seltene Vorgänge erfassen, die die Systemperformance limitieren. Typische Empfänger sind so ausgelegt, dass sie eine Entscheidung sofort darüber fällen, ob sich das Signal über oder unter bestimmten Schwellenspannungen befindet. Erfahrene Systemdesigner setzen diesen Entscheidungspunkt möglichst weit weg von Anstiegs- oder Abfallflanken sowie hohen oder niedrigen Pegeln. Das bedeutet einen freien Platz des Augendiagramms – also gewöhnlich im Zentrum. Die meisten BERT-Instrumente können diesen Entscheidungspunkt von der optimalen Position hinweg bewegen, um andere Teile des Augendiagramms zu untersuchen. Weitere Punkte des Applikationsberichtes betreffen die Jitter-Messungen, die Untersuchung des Signal-Rausch-Verhältnisses, BERT-Contour-Messungen sowie das Testen von Sendern, Kanälen und Empfängern. Der Applikationsbericht ist für diejenigen, die sich neu mit dieser Materie befassen müssen, ein sehr guter Einstieg und für die Experten sicherlich ein gutes Nachschlagewerk.
Application Note: 10_15.01.pdf
Infoservice
Tektronix Inc.,
Beaverton, Oregon, USA
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