Gerçek ortamdaki kanallarda yüksek hızlı sinyalleri ölçmeyi denediyseniz, bunun ne kadar zor olduğunu bilirsiniz. Sinyal osiloskopunuza ulaşmadan önce, sinyali bozan kayıplı kablolar, bağlantı elemanları ve konektörler söz konusudur. İşte bu nedenle mühendisler, sinyali vericiden doğrudan geliyormuş gibi görebilmeniz için kanal etkilerini ortadan kaldıran matematiksel bir işlem olan de-embedding yöntemine başvururlar.

Ancak burada bir sorun var: De-embedding işlemi kaybolan yüksek frekanslı içeriği geri kazandırırken, osiloskop gürültüsünü de artırır. Bunu bulanık bir fotoğrafı netleştirmek gibi düşünün; ayrıntıları geri kazanırsınız, ancak gren ve parazit de büyür. Uygunluk testleri ve tasarım doğrulaması söz konusu olduğunda, bu ek gürültü, eye diyagramının testten geçmesi ile maliyetli bir yeniden tasarım arasında fark yaratabilir.

Şekil 1: Kanal kaybı öncesi ve sonrası 20 Gb/s PRBS sinyalinin frekans içeriği.

Geleneksel De-Embedding Yöntemi Neden Osiloskop Ölçümlerinde Gürültüyü Artırır?

Modern osiloskoplar, gürültü tabanını düşük tutmak için büyük çaba sarf eder; ancak bir de-embed filtresi uygulandığında hem sinyal hem de osiloskopun gürültüsü birlikte artar. Sonuç ne olur? Net kenarlar olması gerektiği kadar net olmaz ve jitter ölçümleri yanıltıcı olabilir.

Kısa sinyal iletim hatları için bu durum size sadece yüzde birkaçlık bir marj kaybına mal olabilir. Ancak veri hızları arttıkça ve kanallar genişledikçe, gürültü amplifikasyonu özenle de-embedding işlemi uyguladığınız eye diyagramlarının çökmesine neden olarak tasarımınızın performansı hakkındaki gerçeği gizleyebilir.

Şekil 2: Yazılımla de-embed işlemi uygulanan geleneksel osiloskop sinyal yolu.

QuietChannel Teknolojisi: Doğru Osiloskop Ölçümleri için Gürültü Tabanını Düşürme

Tektronix mühendisleri, darboğazın sadece kanalda olmadığını, cihazın de-embedding işlemi sırasında gürültüyü nasıl işlediğinde yattığını fark etti.

Bu nedenle 7 Serisi DPO osiloskop, gürültü tabanının kontrolsüz bir şekilde artmasına izin vermek yerine onu şekillendiren, donanım ve DSP'nin patentli bir birleşimi olan QuietChannel™ teknolojisini piyasaya sürdü.

Test düzeneği: Bir BERT osiloskobu (solda), farklı uzunluktaki kanallardan PRBS test sinyallerini iletmek için kullanılır. QuietChannel teknolojisine sahip 7 Serisi DPO ise elde edilen sinyali ölçmek için kullanılır.

İşleyişi şu şekildedir:

• Osiloskopun ön amplifikatörü, sayısallaştırma öncesinde yüksek frekans bileşenlerini güçlendirmek için bir tür sürekli zamanlı doğrusal eşitleme (CTLE) uygular.
• ADC’den sonra, DSP düz bir frekans tepkisi elde etmek için bu eşitlemeyi tersine çevirir.
• Bu teknik, sinyali bozulmadan bırakırken gürültü tabanını şekillendirir; böylece yüksek frekanslarda gürültü seviyesi daha düşük kalır.

Sonuç, osiloskopunuz için bir çift gürültü önleyici kulaklık takmak gibidir — aniden de-embedded dalga formu daha net, daha az jitter ve daha güvenilir marjlarla ortaya çıkar.

Şekil 3: De-embed ve QuietChannel teknolojisi ile osiloskop gürültüsü.

Deney Sonuçları: Eye Diyagramları, Jitter ve SNR İyileştirmeleri

Tektronix, QuietChannel teknolojisinin farklı kanal uzunluklarında sağladığı etkiyi göstermek amacıyla bir dizi deney gerçekleştirdi:

• 17-inç, 20 Gb/s data- Eye diyagram yüksekliğinde %3’lük ve eye diyagram genişliğinde %1’lik mütevazı bir artış. Küçük bir artış olsa da uygunluk sonuçlarını lehinize çevirmek için yeterli.

Şekil 4: 17 inçlik sinyal iletim hattı üzerinden QuietChannel teknolojisiyle 20 Gb/s. Eye diyagram yüksekliği %3 oranında artmıştır.

• 24-inç– Eye diyagram yüksekliği %34 arttı ve eye diyagram genişliği %31 genişledi. Daha da çarpıcı olanı ise, rastgele titreşimin neredeyse %40 oranında azalmasıydı; 1,4 ps'den sadece 860 fs'ye düştü.
• 31-inç, 16 Gb/s data – Eye diyagram yüksekliği iki katından fazla arttı ve yüksek frekanslarda sinyal-gürültü oranında 5 dB'lik bir iyileşme sağlandı.

​

Şekil 5 ve 6: Aynı 24 inçlik sinyal iletim hattının 20 Gb/s de-embed işlemi. Soldaki eye diyagramı QuietChannel teknolojisi kullanılmadan ölçülmüştür ve 1,4 ps'lik rastgele jitter (RJ) değerini göstermektedir. Sağdaki eye diyagramı QuietChannel teknolojisi kullanılarak ölçülmüştür ve yaklaşık 860 fs'lik RJ değerini göstermektedir.

Başka bir deyişle: Kanalınız ne kadar uzun ve kayıplı olursa, QuietChannel teknolojisi o kadar fazla fayda sağlar.

Mühendisler için QuietChannel Teknolojisinin Avantajları

Uygunluk testleri açısından bu iyileştirmeler, test edilen cihazınızın (DUT) gerektiğinde testi geçeceği ve gerektiğinde başarısız olacağına dair daha yüksek bir güven anlamına gelir. Tasarım doğrulaması açısından ise daha hızlı hata ayıklama, daha az yanlış hata ve üretimde daha yüksek verim anlamına gelir.

Ölçüm sisteminizdeki gürültüyle mücadele etmek yerine, nihayet sinyalinizin gerçek davranışını görebilirsiniz.

Yüksek Hızlı Test ve Hata Gidermeye Doğruluk ve Netlik Getirme

QuietChannel teknolojisi sadece başka bir filtre değildir; osiloskopların de-embedding karşısında gürültüyü nasıl yönettiğini yeniden düşünmektir. Gürültü tabanını yeniden şekillendirerek, Tektronix 7 Serisi DPO, kayıplı kanal testlerini daha doğru, daha güvenilir ve mühendisler için daha kullanışlı hale getirir.

16, 20 veya hatta 28 Gb/s seri bağlantılarla çalışıyorsanız, QuietChannel teknolojisi, eksikliğini hissettiğiniz netlik farkını sağlayabilir.