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BERTScope® CR 系列

BERTScope®
通用精密时钟恢复和分析 BERTScope 时钟恢复 CR 系列的高级架构测量并显示 100 kHz 至 12 MHz 的 PLL 频率响应,这是市面上可用于抖动测试的最高环路带宽。第一台实现完整参数控制的时钟恢复设备,包括环路带宽、峰值/阻尼和滚降。
 

主要特点和优点

  • 仪器级的时钟恢复设备
  • 150Mb/s 到28.6Gb/s 连续可调的时钟恢复,覆盖下一代IO标准,包括PCIe3.0、10GBASE-KR、16xFC、25/28G CEI和100GBASE-LR-4/100GBase-ER-4
  • 从100KHz 到12MHz 精确的可调环路带宽;支持USB3.0、SATA 6G和PCIe3.0中24MHz带宽抖动传递函数(JTF)测试
  • 精确、可调、自检测和显示的PLL 环路带宽、peaking 和抖动传递函数(JTF)- 能够得到标准要求的“黄金锁相环”
  • 可调的峰值、一阶或二阶滚降能力
  • 通过USB 接口同BERTScope 集成在一起;或者单独使用,提供PC 远控软件
  • DC 耦合的数据通路提供了精确的信号完整性
  • 输出全速率或分频时钟。全速率时钟输出最高14.3Gb/s,半速率时钟输出从14.3Gb/s 到17.5Gb/s 和28.6Gb/s
  • 内建均衡器能够从带有严重ISI 数据中恢复时钟
  • 数据测量能力
    • 边沿密度测量:确定被测信号的边沿密度
    • SSC(扩频时钟)波形、dF/dt 的观测
  • 适合测试带有大的频率偏移的SSC 应用
  • 可选的直接抖动频谱分析,通过USB 接口在PC 上提供单独的分析软件
  • 可选的“频谱分析”视图,使用光标测量抖动幅度和频率
  • 用户可设定测量抖动频率限定,进行带限的抖动分析
    • 预设PCI Express Gen2 抖动频率限定
  • 可选的PCIe 2.5 、5和8Gb/s PLL 环路分析(需要抖动分析选件)
  • CR175A和CR286A提供可选HS(高灵敏度输入)的可以为幅 度小于40mV(单端)、20mV(差分)信号s 提供时钟恢复- 这 个选件没有DC 耦合的数据通路

应用

  • 设计/ 验证高速IO 组件和系统
  • 信号完整性分析
  • 工业标准的串行数据流认证

BERTScope CR系列产品可以用于任意的采样示波器、误码仪 或码型发生器

连接BERTScope CR 时钟输出到BERTScope 分析仪 

连接BERTScope CR 时钟输出到采样示波器 

连接BERTScope CR 时钟输出到误码分析仪 

符合标准的时钟恢复

许多标准现在都制定了抖动测试必须在从数据中提取的参考时钟下进行。典型的PLL 特性有-3dB 环路带宽、滚降速率以及允许的响应峰值。

基于BERTScope CR系列时钟恢复仪的先进构架,能够测量和显示PLL的频率响应从100kHz到12MHz,是目前市场上可供抖动测量的最高的环路带宽;同时也是第一款允许用户自由设定环路带宽、峰值/ 阻尼和滚降的时钟恢复设备。

研发和测试工程师现在可以找到和锁定未定义或未知速率的信号。工程师能够恢复出全速率的时钟,包括带SSC的时钟,支持的数据率从150Mb/s 到12.5Gb/s,14.2Gb/s 以上需要扩展数据率选项。用户能够完全控制关键的参数,可变的环路带宽、峰值/ 阻尼和一阶、二阶的滚降,优化抖动跟踪。

BERTScope CR能够和BERTScope 误码率分析仪无缝结合起来进行 工作- 通过USB 接口将CR 和分析仪连接起来一起使用。上图所示的 截图是当在BERTScope 误码率分析上按下“To CR analysis”之后 显示的界面 

黄金锁相环(GOLDEN PLL)

许多测试规范要求使用黄金锁相环( Golden PLL ) 。控制BERTScope CR的可变环路带宽可以控制传输到输出时钟的抖动。当环路带宽设置比较小,更多的高频抖动从时钟中滤除。当希望输出时钟抖动最小,那么可以将环路带宽设置为最窄。当环路带宽设置较大,抖动将传递到输出的时钟上,模拟在Rx芯片中CDR 的工作状况。每一个标准都提供了一个最佳的环路带宽设定值,通常称之为黄金锁相环(Golden PLL)。

为测试高速串行总线恢复扩频时钟信号(SSC)

SSC(扩频时钟)技术在串行总线标准中使用到越来越广泛。当使用SSC时, 虽然很难跟踪的上,但是其对系统的影响必须要考虑在内。BERTScope CR系列仪器能够准确的跟踪最大频偏到5000ppm 的SSC,使得它在所有时钟恢复方案中非常的突出,而且BERTScope CR还是第一款支持PCI Express、SerialATA、SAS 和USB 标准,从带SSC 的数据中恢复出时钟信号。

扩频时钟是一种低频的调制(30~33KHz),例如,对于3Gb/s的信号会造成225UI(单位时间间隔)的偏移。当使用可选的“5件套”电缆时,BERTScope CR 和BERTScope 误码率分析仪能够精确的跟踪SSC。这个电缆套件是为弥补BERTScope 误码率分析仪和SSC 信号之间的5ns 的延时,避免抖动被放大。

带有SSC 的信号通过BERTScope CR 测量。在仪器的后面板提供了对锁相环环路行为的监测。当使用低带宽实时示波器时,如上图下方的波形,能够观测到SSC的调制轮廓线。上方的波形显示的是输入数据和输出时钟的相位差。

观察和测量SSC 调制

SSC 调制曲线上过大的噪声,可能对Rx 端CDR 正常工作造成一定的影响,导致误码产生。

BERTScope CR系列仪器还能够允许观测和测量系统中的SSC调制。SSC调制的问题能够导致时钟的偏离超过信道或接收机的能力。过快的变化使得Rx端CDR无法跟踪,经常导致误码。相反地,如果调制周期过长,时钟频率长时间不变,可能会导致系统EMI 过大。

比较干净的SSC 调制

SSC 波形试图提供了经过校准的SSC 调制,允许用户立即看到SSC调制是否存在问题。纵轴表示着载波偏离,单位可以是 PPM 或者是ps。

dF/dT 分析显示出SSC 的性能较差

为了避免由于不正确的偏离速率导致的EMI问题,一些新的串行标准制定了最小或者最大SSC 变化速率。BERTScope CR系列仪器能直接显示dF/dt,提供了最大和最小峰值参数测量。

用户界面

该仪器可以单独使用,或者配合BERTScope 使用。无论使用的熟练程度如何,其使用的简单性和准确性得到用户的一致认可。和BERTScope 的完美结合,使得时钟恢复仪同分析设备无缝的兼容在一起,共享相同的用户界面。通过一根USB 电缆和高质量的射频同轴电缆将两种设备连接在一起-这是开始测量前所有的要求。BERTScope 自动检测到时钟恢复器,可以直接在Analyzer上面进行设置。就是这么简单。同样的设置信息也能在CR的前面板上立即显示出来,例如PLL环路带宽、锁定状态、码速率、峰值和滚降。这个系统使得用户非常清楚、直观的明确影响当前测试的条件和状态。

在BERTScope 误码率分析仪上的图形显示能力允许用户描绘出环路带宽响应和反向响应曲线。-3dB 点和峰值也能测量并清楚的显示在图中。

对于想仅适用单台BERTScope CR仪器的工程师,可以将CR和PC 通过USB 电缆连接,在PC 上安装软件来控制CR。另外,CR可以通过前面板的按键直接控制。秉承BERTScope家族产品的一贯的简单易用的风格,CR 能提供你所需的最多的信息。对于简单的一致性测试验证,正确的参数信息按照标准要求自动设置即可。然而,如果用户想探索设计的极限性能,例如当系统抖动构成是非常重要的时候,CR 能轻易的完成各种参数的控制。时钟恢复在这个例子中起到非常关键的作用,模拟过大的峰值对理解系统对抖动增益的灵敏度是一种非常好的方法。每一个仪器都有不同的抖动峰值,而不是简单的一致性测试,如果需要,允许超过10dB 的抖动增益。

通过BERTScope 误码率分析仪可以简单的进行远程控制。通过USB 接口支持TCP/IP 和GPIB,并集成了软件开发包。

数据和恢复时钟路径延迟匹配的重要性

时钟恢复环路带宽vs 数据速率 - BERTScope CR 系列产品支持可变的环路带宽,从100KHz 到12MHz。在途中绿色区域中是经过环路带宽校准的。

当从带有SSC调制数据中恢复时钟时,或是数据带有大量周期性抖动时,确保数据和通过BERTScope CR恢复出的时钟之间的延迟匹配是至关重要的。数据路径必须增加仪器时钟或触发输入的边沿到仪器实际采样时刻相应的额外延时。如果没有匹配,对于高数据率信号,这个延时会导致上百甚至上千个UI的延时,会减小眼图时序的裕量、增加误码率、过高抖动测试结果。

可选的5 件套匹配电缆

当BERTScope CR 和BERTScope 误码率分析仪一起使用时,可以使用精确的匹配延迟电缆解决这个问题。该套线缆包含高质量、低成本的同轴电缆,非常仔细的弥补了不同相位和延时。该套线缆由5 根同轴线组成:一对相位匹配电缆用于CR 数据输入; 一对相位和延时匹配电缆连接C R 数据输出和BERTScope误码检测输入;一个延时匹配电缆连接CR时钟输出和BERTScope 的时钟输入。

抖动频谱视图

抖动频谱图. 

BERTScope CR 系列选件12GJ,17GJ和28GJ增加了强大的抖动测量和分析工具- 抖动频谱图(Jitter Spectrum)。抖动频谱视图显示的是抖动幅度随抖动频率的变化。抖动频谱图对于定量分析和隔离抖动分量是非常有用的工具。非相关的时钟、开关电源和其他非相关性周期抖动的频率能非常清晰的显示在抖动频谱图中。该图的纵轴单位可以是UI 的百分比或者是时间。也可选择线性和对数坐标。

频率限定测量

频率限定测试

因为时钟恢复跟踪了串行系统接收端中的较低频的抖动,这样系统对低频的抖动不是很敏感,相反,对高频抖动非常敏感。在各种规范中,定义了对不同抖动频率分量的敏感度,例如PCIE Gen2。因此,测量Tx端的不同频率分量的抖动变得非常的重要。BERTScope CR系列时钟恢复器可以进行指定频率范围的抖动测量。用户可以输入最高、最低抖动频率。最多同时可以指定3 个不同的测量频段。

帮助隔离抖动来源

周期性抖动分量和数据是无关的,主要来自于系统时钟的耦 合、来自数据无关的走线串扰以及开关电源纹波相关的抖动等等。这些分量在图中就是某些频点的峰值。光标测量允许用户 快速找到某些疑似干扰的频点。

占空比相关抖动测量

DCD 数据码型

DCD 抖动测量

抖动分量还有一部分是和数据码型相关的。DCD(占空比相关性抖动)发生在码型中连续的比特有不同的长度。不同的长度可能由于1 或者0 有着不同的持续时间,或者由于使用了子速率(sub-rate clock)时钟。例如,一个半速率时钟将使用一个延时的上升沿来锁存连续比特位中第二个比特。如果这个延迟不同于标准的间隔时间(UI),那么每两个比特就是由一个长比特和一个短比特组成。BERTScope CR系列时钟恢复仪直接测量输入数据的DCD,并在前面板显示其测量值。

分析抖动的强大工具

串行数据信号测量中的总体抖动测试提供了对系统性能准确预测的信息。然而,总体抖动不能提供太多抖动产生的原因。这些信息对于决定接收端对各种抖动分量的敏感度是非常重要的,而且对于抖动源的定位非常关键。BERTScope CR系列时钟恢复仪提供了强大的抖动分析能力。

100Gb Ethernet 和OIF-CEI 28G 标准时钟恢复

BERTScope CR286A 是为最新出现的高速标准,例如100Gb以太网(100GbE),速率25.78125Gb/s,而设计的产品。CR286A 最大的速率达到28.6Gb/s 以支持OIF-CEI 28G。这款设备继承了CR125A 所有的特点,并且获得过产品设计大奖,扩展锁定速率从26 到28Gb/s。

针对低幅度信号的高灵敏度(HS)选件

CR175A 和CR286A 的HS 选件提供了高灵敏度的输入,最小输入摆幅40mV(单端)、20mV(差分)。通过去除功分器而达到最大的动态范围。HS 选件对于光应用是非常理想的,因为光信号的幅度通常都非常小;或者适用于对灵敏度要求非常高的电测试。提供完全的对信号进入CR 能量的控制。

从眼图已闭合的信号中恢复时钟

Bertscope CR系列时钟恢复仪能够从非常恶劣的信号中提取时钟。例如:经过71 英寸背板的10Gb/s PRBS-31 码型,这对于25.78Gb/s超高速的串行应用是十分重要的

BERTScope CR系列内置均衡功能,因此,即使频率相关损耗 条件使眼图完全闭合,进而在数据输入信号中产生ISI 时,工程师仍能恢复时钟。

在高速的应用,ISI 在10Gb/s 的系统中已经表现的非常明显, 对于100GbE,码速率为25.78125Gb/s,ISI 导致了完全的眼 图闭合。通过内置线性均衡功能,您可以使用BERTScope CR 系列恢复时钟,同时满足设置的环路带宽和峰值条件。这可以 轻松触发BERTScope 或泰克示波器等下游仪器,同时仍能满 足关心的高速标准中的“黄金PLL”要求。通过路径传送的数 据信号不受时钟恢复均衡的影响。

增益和均衡器设置关系。本图表明均衡器增益和均衡器在15 和25Gb/s 速率时设置的大致关系。在2.5Gb/s时的最高均衡设置可以对输入端施加20dB的线型均衡器,使之能够成功的从数据中恢复时钟。该均衡器支持所有数据速率。

性能

CR125A/175A/286A

仪器指标


性能 描述
数据接口 50Ω 差分或者单端,DC 耦合.APC3.5 用户可更换Planar Crown 适配器
数据率范围 150Mb/s到28.6Gb/s(CR125A速率为12.5Gb/s;CR175A 速率为17.5Gb/s)
数据插入损耗 从数据输入端到数据输出端,2dB(最小),2.6dB(典型值),3dB(最大)
数据输入电压范围 -5 V (最小), +5 V (最大)
输入灵敏度

100mV 单端(典型)

50mV 差分(典型)

边沿密度测量分辨率 ±1%
相位偏差测量 显示为RMS 百分比和峰峰值百分比,10~90% 峰峰值测量范围
时钟输出
时钟接口 50Ω 差分或者单端,DC 耦合.APC3.5 用户可更换Planar Crown 适配器
时钟输出范围 150Mb/s 到12.5Gb/s(全速率时钟输出)
环路带宽 100KHz~12MHz 可调
环路带宽精度 ± 10%(1100 码型)
锁定范围 缺省50MHz,10~500MHz 可调
峰值 0-6 dB (500 kHz - 12 MHz) 0 dB(100 kHz -500 kHz)
峰值精度 大于设置值的± 10%,或者0.5dB
频率响应 -20 dB/decade 到-40 dB/decade
固有抖动 (典型值) 70 fs (典型), 250 fsRMS (最大)当输入幅度 800 mVp-p、10 Gb/s, 1010 码型, 2 MHz 环路带宽,0.5 dB 峰值测试得到
输出频率偏移 跟踪范围(跟踪 30-33KHz 三 角波SSC 调制) +500/-5500 ppm (+0.05/-0.55%)
最小输出回损 15 dB
输出波形上升、下降时间 (20/80%) 25 ps (典型), 30 ps (最大)
输出幅度 250 mV (最小),时钟速率≤ 12.5 Gb/s 时900 mV (最大), 时钟速率>12.5 Gb/s 时700 mV (最大)
输出幅度 设置精度 大于10% 或者30 mV,>50 MHz 时钟输出频率
子速率(Sub-rate)时钟输出(指标同clock 输出)
子速率(Sub-rate)分频比 1, 2, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 24, 25, 28, 30, 32, 35, 36, 40, 42, 45, 48, 49, 50, 54, 56, 60, 63, 64, 70, 72, 80, 81, 84, 90, 96, 98, 100, 108, 112, 120, 126, 128, 140, 144, 160, 162, 168, 180, 192, 196, 200, 216, 224, 240, 252, 256, 280, 288, 320, 324, 336, 360, 384, 392, 432, 448, 504, 512, 576, 648
触发输出(后面板)
接口类型 SMA,50Ω,DC 耦合
延迟 300 ms
触发输入(后面板)
接口类型 SMA, 50 Ω, DC耦合
阈值 1.5 V
最小脉冲宽度 50 ns
控制
设备信息 串号、版本号
控制接口 USB线缆(随主机包含)。具有3额外的USB接口,具有USB 集线器的能力
物理尺寸和环境
尺寸(宽x 高x 深) 15.5 in. × 3.75 in. × 13.25 in.
重量 20 磅
温度    
   工作 0 to 40 °C
   非工作 –18 to 60 °C
相对湿度    
   工作 在低于40℃时20-80%
   非工作 在低于60℃时5-90%
振动(5~500Hz)    
   工作 0.2 g RMS
   非工作 2.09 g RMS

指标

性能 描述
BERTScope CR 系列选件GJ 抖动频谱图和DCD 测量指标列 举如下。时钟恢复指标同BERTScope CR 系列一致。
抖动频谱
最小频率 200 Hz
最大频率 90 MHz
最小频率分辨率 200 Hz
最大抖动 仅限定在PLL 环路带宽为0.5MHz,峰值为0.5 是时钟恢复的锁定能力
垂直单位 UI 百分比或者ps
垂直刻度 对数或线性
最大测量频段个数 对数或线性
最大测量 频段个数 3
占空比相关的抖动
单位 UI 百分比或者ps
最大范围 50% UI

关键指标

性能 CR125A CR175A CR286A

CR175A

HS 选件

CR286A

HS 选件

数据输入/ 输出
数据输入灵敏度

100 mV 单端(典型)

50 mV 差分(典型)

40 mV 单端(典型)

20 mV 差分(典型)

输入数据率范围 150 Mb/s to 12.5 Gb/s 150 Gb/s to 17.5 Gb/s 150 Gb/s to 28.6 Gb/s 150 Gb/s to 17.5 Gb/s 150 Gb/s to 28.6 Gb/s
数据插入损耗 2 dB (min), 2.6 dB (typical), 3 dB (max), up to 12.5 Gb/s*2
数据电压范围 –5 V (min), +5 V (max)

–5 V (min), +5 V (max)

1 Vp-p (max)

边沿密度精度 ± 1%, 最大14.3 Gb/s, ± 3% >14.3 Gb/s
均衡范围 0 to 10 dB
数据输出 最大12.5Gb/s*2
时钟和子速率(sub-rate)时钟输出
环路带宽

100 kHz to 12 MHz

200 kHz~12MHz 大于14.3GHz- 最大24MHz(XLBW 带宽增加选件)

峰值

0-6 dB, 500 kHz - 12 MHz

0-5 dB, 12 MHz - 24 MHz(XLBW 带宽增加选件)

固有抖动 250 fs (典型)
时钟输出范围

数据率≤ 14.3 Gb/s 时全速率时钟输出最大

数据率 >14.3 Gb/s 时半速率时钟输出

子速率(Sub-rate)时钟分频比

数据率≤ 14.3 Gb/s:Full rate divided by 1, 2, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 24, 25, 28, 30, 32, 35, 36, 40, 42, 45, 48, 49, 50, 54, 56, 60, 63, 64, 70, 72, 80, 81, 90, 100, 108, 112, 120, 126, 128, 140, 144, 160, 162, 168, 180, 192, 196, 200, 216, 224, 240, 252, 256, 280, 288, 320, 324, 336, 360, 384, 392, 432, 448, 504, 512, 576, 648

数据率 >14.3 Gb/s: Full rate divided by 2, 4, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 24, 28, 32, 36, 40, 48, 50, 56, 60, 64, 70, 72, 80, 84, 90, 96, 98, 100, 108, 112, 120, 126, 128, 140, 144, 160, 162, 180, 200, 216, 224, 240, 252, 256, 280, 288, 320, 324, 336, 360, 384, 392, 400, 432, 448, 480, 504, 512, 560, 576, 640, 648, 672, 720, 768, 784, 864, 896, 1008, 1024, 1152, 1296

*2 从数据输入端到数据输出端。数据率大于12.5Gb/s 使用外部功分器和端接。

订购信息

CR125A

12.5 Gb/s 时钟恢复仪.

CR175A

17.5 Gb/s 时钟恢复仪.

CR286A

28.6 Gb/s 时钟恢复仪.

选件


选项 描述 CR125A CR175A CR286A
PCIE PCIe PLL 分析(需要12GJ,仅工作在2.5/5G) X X X
PCIE8G PCIe PLL 分析 (要求12GJ, 运行在 2.5 G,5 G 和8G) X X X
HS 增加高灵敏度时钟恢复(此选项无数据输出)*3   X X
XLBW 增加扩展环路带宽 X X X
12GJ 增加抖动频率分析 X    
17GJ 增加17.5G 时钟恢复,带抖动频谱分析   X  
28GJ 增加28G 时钟恢复,带抖动频谱分析     X
CA1 进行一次校准或功能检验 X X X
C3 三年校准服务 X X X
R3 三年维修服务 X X X
R3DW 保修期3 年(包含产品保证期)从客户购买机器算起3 年周期 X X X

*3 此选项会删除数据输出连接器,如果应用程序需要数据输出,在信号输入CR 之前,使用外部器件分离出信号。

附件

选项 描述
CR125ACBL 高性能延时匹配电缆套件(BERTScope 和CR 在SSC 应用中需要)
100PSRTFILTER 100ps 上升时间滤波器
BSA12500ISI 差分ISI 板
PMCABLE1M 高精度相位匹配电缆,长度1m
SMAPOWERDIV SMA 功分器
BSASATATEE 支持OOB 测试的BSA-SATA-Tee
SATATESTSW SATA 一致性测试自动化软件
BSARACK BSA 上架套件

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