為了減小電磁輻射,擴頻時鐘(SSC)技術在電子系統中廣泛應用。測量和描述時鐘頻率的變化是其中的關鍵點。力科示波器提供了擴頻時鐘追蹤功能,用于簡化對串行信號協議中的擴頻時鐘進行測量。這對包含SSC的系統中時序問題的定位更為重要。
力科提供的擴頻時鐘跟蹤(SSCTrack) ,可用于提取和顯示時鐘的瞬時頻率變化作為時間的函數。這是力科SDAII 軟件提供的特有功能,作為數學函數單獨使用。圖2是用函數SSCTrack來分析SATA LBP(lone bit compliance test pattern) 測試碼型的擴頻時鐘的示例。波形F5是這個測試碼型的放大顯示。
SSCTrack 基于對波形頻率的均勻采樣,如圖1 所示。在每個測量位置的頻率通過由用戶指定的若干點確定的帶寬來決定。可以使用菜單上的“Decimateby”控件來設置頻率測量位置之間的間距。使用“Decimateby”設置的目的是為了減小數據處理的數據量,同時能夠降低噪聲,大的抽取參數會削弱追蹤頻率的能力,如果要避免這個問題,需要將這個參數設置得足夠小。測試結果會經過低通濾波器,并且在時間上與原始波形同步,這一點和追蹤(Track)功能相同。
圖1 SSCTrack如何測量頻率
如圖2所示,SSCTrack標簽顯示在底部右側的SSCTrack設置的對話框中。用戶輸入串行數據的平均速率,如果這是個數據信號的話,可以用BitRate測試參數的一半獲得。“Bandwidth”條目設置的是測量門限的寬度。然而,對于SSCTrack使用來確定本地頻率的樣本數是有限制的,和給定采樣率的最小帶寬一致;所以當我們需要一個較低的帶寬的時候,FM解調的帶寬需要比所需的帶寬更高。因此,SSCTrack函數內置一個低通濾波器可用于指定的帶寬限制。“LPFPassband width”和“LPFTransition width”用于設置應用于追蹤功能的低通濾波器特性。
圖2 使用SSCTrack對SATA LBP碼型進行擴頻時鐘分析
“Scale”控件用于設置追蹤函數的垂直刻度。從圖2中我們可以看到SATA信號有著7.4MHz峰峰值偏差,32KHz的擴頻時鐘。F2顯示的是信號頻率追蹤對時間的波形。FFT波形F4顯示的是信號在大約在基波頻率(比特率的一半)1.5GHz的頻譜。它在頻率域中顯示同樣的時鐘速率變化。
SSCTrack 函數并不局限于任何一個串行標準。圖3 顯示了用于一個PCIEG2測試碼型同樣的分析。圖3 顯示了同樣的分析適用于一個PCIE G2 法規遵從性測試模式。SSCTrack函數(F1)顯示的是31.7KHz(P2)的頻率,峰峰值偏差略低于25MHz(P3)的擴頻時鐘。
圖3 SSCTrack顯示5G PCIE G2信號中的頻率偏差
因為這種PCIE測試碼型中交替極性的信號會使得在頻率測量過程中互相抵消,所以我們在信號進入SSCTrack函數之前進行了取絕對值的操作,讓其變成單極性信號。這是力科示波器獨有的雙函數功能。幸運的是,絕對值操作會讓對話框中的設置“MeanFrequency”和信號的平均比特率一樣了,我們可以直接輸入圖中所示的“BitRate”測量參數(P1)。這些設置可參見屏幕圖中底部函數設置對話框中。
正如你所看到的,SSCTrack 函數是對擴頻時鐘的頻率特性進行分析的有力工具。