Современная электроника №1/2024

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ 54 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 1 / 2024 Восстановление тактового сигнала и построение глазковых диаграмм на осциллографах Rigol серии MSO8000 В статье рассматриваются возможности построения глазковых диаграмм с использованием современных цифровых осциллографов . Выполнен краткий обзор типовых схем CDR, сформулированы рекомендации по выбору битовых последовательностей для оценки качества реализации функции восстановления тактовой частоты в осциллографах для целей построения глазковых диаграмм . Проанализированы функциональные возможности и особенности опции MSO8000-JITTER осциллографов Rigol серии MSO8000 в части построения глазковых диаграмм . С использованием псевдослучайных битовых последовательностей оценено качество её функционирования . Для разных режимов и настроек алгоритмов восстановления тактового сигнала , реализованных в приборах Rigol серии MSO8000, представлены примеры построения глазковых диаграмм и автоматических измерений на их основе . Николай Лемешко ( д . т . н ., нач . отдела АО « Корпорация « Комета »), Михаил Горелкин ( менеджер по продукту ООО « РШ Тех ») Введение Современный этап развития циф - ровой электроники характеризуется широким применением высокоскорост - ных последовательных интерфейсов для информационного обмена с пери - ферийным оборудованием . Переход от параллельных схем структурированной передачи данных к последовательным обусловлен не только достижениями в части повышения быстродействия компонентной базы , но больше про - блемами , возникающими при группо - вой обработке бит при их параллельной передаче . К таковым можно отнести : ● ухудшение синхронности поступления бит в регистры приёмной части ин - терфейсов , обусловленное различия - ми условий распространения сигналов в линиях в пределах одного кабеля ; ● ужесточение требований по джитте - ру информационных сигналов и син - хронизации из - за групповой их обра - ботки в приёмной части интерфейсов ; ● проблему изготовления многожиль - ных интерфейсных кабелей с доста - точной степенью развязки сигналь - ных линий . Решение проблем такого рода для внутрисистемных компьютерных шин , например PCI Express 3.0, достигается в первую очередь за счёт тщательной выдержки заданного значения волно - вого сопротивления вдоль линий пере - дачи , их одинаковой электрической длины , специальных топологических приёмов , т . е . таких мер , реализация которых в гибких кабельных подклю - чениях серьёзно затруднена и потому не находит широкого применения . Как отмечается в [1], даже для внутренних высокоскоростных шин компьютерной техники с переходом к новым поколени - ям протоколов достижение стабильной работы печатных узлов при приемлемой для массового производства стоимости становится всё более сложной задачей . Зачастую её решение требует принятия таких специфических мер , как сниже - ние шероховатости диэлектриков и механическая накатка фольги для про - водников печатных узлов в целях мини - мизации потерь в проводниках . Таким образом , широкое примене - ние интерфейсов последовательно - го типа оказывается вполне оправ - данным . Все перспективные , но пока ещё не получившие массового рас - пространения интерфейсы , такие как USB 3.2 ( до 20 Гбит / с ) [2], Thunderbolt ( до 40 Гбит / с ), DisplayPort ( до 80 Гбит / с ), имеют архитектуру , предусматривающую сочетание двух и более линий последова - тельной передачи данных , для которых предусматривается независимая синхро - низация на каждойиз приёмных сторон . Перечисленные интерфейсы после - довательной передачи данных отлича - ются использованием сигналов с очень широкой полосой частот , минимальное значение которой можно оценить рав - ным битовой скорости . Более того , для обеспечения качественной передачи сигналов полоса частот линии долж - на быть в три раза больше битовой скорости [3]. В такой полосе фазовый сдвиг должен быть пропорционален частоте , а энергетические потери долж - ны быть постоянными и не слишком большими , что не выполняется даже для специальных материалов , предна - значенных для изготовления печатных плат высокого быстродействия . Зависи - мость электрофизических свойств мате - риалов приводит к дисперсионным явлениям , в результате которых спек - тральные составляющие цифровых сиг - налов достигают точки потребления в разное время и с разным ослаблением . Общеизвестными результатами прояв - ления дисперсии являются : ● усиление джиттера , проявляющегося в дрожании фронтов и спадов циф - рового сигнала ; ● искажение формы сигнала , состоя - щее в сглаживании его фронта и спа - да вследствие увеличения потерь на высоких частотах ; ● вариации битового интервала , т . е . времени передачи одного бита , из - за джиттера ; ● уменьшение времени , отводимого на захват логического состояния приём - ным устройством ; ● уменьшение амплитуды цифрово - го сигнала . К настоящему времени выработа - но общее для цифровой передачи дан - ных положение , согласно которому для правильного захвата логического состо - яния приёмным устройством необходи - мо , чтобы размах сигнала и битовый интервал за вычетом времени , прихо - дящегося на переход между битами и джиттер , были больше некоторых мини - мально допустимых значений . Провер - ка этого условия предусматривается при тестировании на соответствие стандар - там высокоскоростных протоколов пере - дачи данных , в частности , USB 3.2 [2]. Практика проектирования однознач - но показала , что анализировать пере -