Современная электроника №1/2024

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ 60 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 1 / 2024 скоростных интерфейсов передачи данных . Как указано выше , в осциллогра - фах Rigol серии MSO8000 измерения на основе ГД реализуются на основе восстановленного тактового сигнала , а сами приборы отличаются высокой скоростью захвата осциллограмм , что обеспечивает возможность обнару - жения редко повторяющихся анома - лий в сигнале , проявляющихся на ГД . Построение глазковых диаграмм и про - ведение измерений по ним на осцил - лографах рассматриваемой серии реализуется после установки опции MSO8000-JITTER, которая также откры - вает и функцию анализа джиттера , для реализации которой также необходим восстановленный сигнал внутреннего тактирования . Рассматриваемая опция позволяет строить ГД для сигналов , подаваемых на любой из каналов осциллографа . Основной настройкой для построе - ния ГД являются нижний , средний и верхний пороговые уровни , по кото - рым осуществляется выработка так - тового сигнала . Наиболее важные настройки относятся к восстановлению тактовой частоты . При этом осцилло - графы Rigol MSO8000 поддерживают несколько способов тактирования для построения ГД , включая использова - ние постоянной тактовой частоты на основе номинальной битовой скоро - сти , фазовой автоподстройки частоты и внешнего тактирования . Если пользователь выбрал первый из перечисленных способов , то он далее должен выбрать один из трёх режимов его реализации . Ручной режим опреде - ляет , что тактовый сигнал для постро - ения ГД будет формироваться строго по заданному пользователем значению битовой скорости без учёта вариаций фронтов и спадов сигнала во времени . Этот режим можно рекомендовать для исследования сигналов высокоскорост - ных последовательных интерфейсов , отличающихся практически постоян - ной скоростью передачи в связи с необ - ходимостью восстановления тактовой частоты на стороне хоста и на сторо - не устройства . Полуавтоматический режим отличается тем , что также тре - бует задания пользователем битовой скорости , однако фактическая часто - та тактирования будет находиться в окрестности этого значения , подстра - иваясь по фактическому положению фронтов и спадов цифрового сигна - ла . Наконец , автоматический режим характеризуется отсутствием потреб - ности в пользовательской информации о битовой скорости . При его использо - вании частота тактового сигнала фор - мируется путём оценки минимального интервала времени между смежными фронтами и спадами . Для восстановления тактового сиг - нала с использованием ФАПЧ необ - ходимо ввести значение битовой ско - рости , а также провести специальные настройки для петель обратной связи . Осциллографы Rigol MSO8000 поддер - живают работу ФАПЧ первого и вто - рого порядка , причём этот показатель определяет порядок фильтров в петлях обратной связи . Для случая использо - вания ФАПЧ необходимо задать часто - ту среза фильтра , которая определяет окно возможного варьирования восста - новленного тактового сигнала в окрест - ности определённого в рамках ФАПЧ среднего значения . Согласно реко - мендациям Rigol, частота среза филь - тра должна составлять не более 1% от битовой скорости . Опция имеет при - нудительное ограничение на значение максимума этого параметра на уровне 10% от битовой скорости . Для фильтра второго порядка необ - ходимо также задать коэффициент демпфирования , который определяет поведение фильтра при импульсном изменении напряжения на их входе . В руководстве по эксплуатации [12] отмечается , что типичные его значения составляют 1,0 и 0,707. В [13] показано , что для колебательных систем , в част - ности стрелочных и модельно анало - гичных им приборов , единичное зна - чение коэффициента демпфирования соответствует критическому режиму , при котором в системе не формирует - ся колебательный процесс , и схожде - ние к новому показанию достигается за наименьшее время . Для измерений с использованием ФАПЧ второго поряд - ка можно рекомендовать именно такое значение коэффициента демпфиро - вания . При меньшем его значении в системе будет наблюдаться колебатель - ный процесс , но считается , что при зна - чении выше 0,5 он будет вырожден в апериодический процесс . Использование внешнего сигна - ла для тактирования при построении ГД реализуется его подачей на один из свободных каналов осциллографа . В этом случае необходимо обратить внимание на своевременное его посту - пление в прибор и учесть задержку распространения в линиях передачи . Следует отметить , что осциллографы Rigol серии MSO8000 за счёт сенсор - ного экрана и интуитивно понятно - го интерфейса отличаются простотой управления , а все базовые функции управления развёрткой реализуются по привычным для пользователей совре - менных осциллографов принципам . На основе результатов построения ГД осциллографы Rigol серии MSO8000 в автоматическом режиме измеряют средние напряжения высокого и низ - кого уровня для цифрового сигна - ла , ширину и высоту ГД для прямого сопоставления с их минимально допу - стимыми значениями , амплитуду ГД . Также прибор определяет средний про - цент от вертикального раскрыва ГД , на котором в среднем наблюдаются пере - сечения многократно наложенных осциллограмм , и Q- фактор . Согласно определению , последний равен отно - шению амплитуды ГД к суммарной дисперсии напряжения высокого и низкого уровней в месте максималь - ного раскрыва ГД . Основное ограничение функцио - нальности опции MSO8000-JITTER состоит в том , что ГД может быть построена при временно́й развёртке 100 нс / дел и менее . По - видимому , это связано с особенностью алгоритмов восстановления тактовых сигналов , которые , как это следует из приведён - ных выше схем , не могут работать с сиг - налами , имеющими произвольную ско - рость следования бит . Действительно , все составные части МВТС , делители , фильтры и т . д . всегда настраиваются на некоторый диапазон битовых ско - ростей . Слишком низкие её значения приводят к нестабильной работе петель обратной связи , в результате чего фор - мируемый тактовый сигнал внача - ле претерпевает усиление джиттера , т . е . теряет должное качество , а при дальнейшем снижении битовой ско - рости его генерация полностью сры - вается . Однако здесь важно помнить , что сами измерения по ГД , да и анализ джиттера , обычно проводятся для ско - ростей более 1 Мбит / с , что делает рас - сматриваемое ограничение малозначи - мым для практических приложений . Примеры построения глазковых диаграмм с использованием осциллографов Rigol серии MSO8104 Схема и средства измерений , используемые сигналы . Для выпол -