Jitter-Analyse: Werkzeug überprüft die Signal-Integrität an High-Speed-Designs

| Redakteur: Hendrik Härter

Mit dem Software-Tool APIX3 PHY Monitor können Entwickler High-Speed-Designs überprüfen.
Mit dem Software-Tool APIX3 PHY Monitor können Entwickler High-Speed-Designs überprüfen. (Bild: Innova)

Entwickler elektronischer Schaltungen können mit dem APIX3 PHY Monitor den Jitter analysieren. Dazu lassen sich Echtzeit-Augendiagramme des Signalverlaufs im Empfänger darstellen.

Wer in seiner elektronischen Schaltung Datenraten von mehreren GBit/s überträgt kennt das Phänomen: Jitter und Rauschen stören das Signal. Was am Empfänger ankommt stimmt nicht mehr mit dem überein, was gesendet wurde. Das hat Einfluss auf Amplitude, Frequenz und Phase des Signals. Entwickler von Systemen mit High-Speed-Verbindungen kommen dabei nicht um die Analyse der Signalqualität, damit die Daten robust und fehlerfrei übertragen werden.

Hier sollten Entwickler einen besonderen Blick auf den Empfänger haben. Unterstützung bekommen sie von einem speziellen Werkzeug: das APIX3 PHY Monitor Tool. Hierbei handelt es sich um einen Eye-Tracer-Algorithmus mit Bedienoberfläche (GUI) von Innova Semiconductors.

Ursachen des Jitters

Der in einem elektronischen System auftretende Jitter hat mehrere Ursachen. Dazu gehören Interferenz zwischen Symbolen, Nebensprechen, Reflexionen, thermische oder weitere mögliche Effekte. Bei einem Jitter- und rauschfreiem digitalen Signal tastet der Empfänger die Daten in der Mitte des eingehenden Impulses ab. Durch Jitter und Rauschen verschieben sich jedoch die steigenden und fallenden Signalflanken entlang der Zeitachse, sowie das Spannungslevel auf der Amplitudenachse.

Driften die Signalflanken zu weit, dann kann das Signalbit nicht mehr zuverlässig erfasst werden und ein Bit-Fehler tritt auf. Um den Einfluss von Jitter und Rauschen zu untersuchen sind Augendiagramme ein hilfreiches Tool. Ein Augendiagramm entsteht durch die grafische Überlagerung von mehreren Messungen des übertragenen Signals zu unterschiedlichen Zeitpunkten bzw. Phasen.

Echtzeit-Augendiagramme

Ein Augendiagramm gewinnt der Entwickler, in dem er das Signal am Ausgang des Senders (TX) mit einem Oszilloskop verbindet. So erhält man die Resultate für die Bauelementausgänge. Hier setzt der APIX3 PHY Monitor an: Damit lassen sich Echtzeit-Augendiagramme vom Signalverlauf im Empfänger (RX) darstellen. Die Farb-Kodierung des Augendiagramms (verschiedene Farben für alle Treffer, keinen Treffer und den Bereich dazwischen) ermöglicht es, die Signalqualität schnell zu evaluieren.

Außer dem Echtzeit-Scan von Augendiagrammen im Empfänger können mit dem Tool auch der Status wichtiger Register für die Kalibrierung ausgelesen und der FIR-Filter (Amplitude und Verzögerung) des Senders konfiguriert werden. Außerdem erzeugt das Werkzeug Testmuster, Enable/Disable des Upstreams, erstellt die Replica-Verstärkung und überprüft nach Bit-Fehlern (von internen und externen Quellen).

Das APIX3 PHY Monitor Tool besteht aus zwei Bestandteilen: GUI und Augendiagramm-Algorithmus. Der Eye-Tracer-Algorithmus wurde bereits in der aktuellen Baustein-Version implementiert. Damit können Kunden das jeweilige Board mit ihrem PC verbinden, die GUI öffnen und mit der Signal-Analyse beginnen.

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