用于在实时示波器上确定相关波形的方法
【专利说明】
[000。 权益 本申请要求2014年7月21日提交的题为"用于在实时示波器上确定相关波形的方法" 的美国临时申请序号62/026, 943的权益，其通过引用整体地结合于本文中。
技术领域
[0002] 本公开内容设及在存在大的确定性抖动的情况下W提高的精度产生与通用化波 形中的重复数据模式相对应的相关波形。
【背景技术】
[0003] 在高速串行数据通信领域，已经通过使用眼图在历史上评定波形保真度和系统定 时和电压裕度（margin)。
[0004] 在很多情况下，使用承载周期重复数据模式的波形来评估组件或系统是有实践性 的。通用化波形总是表现出相关缺陷和非相关缺陷两者。对于眼图生产和噪声/抖动分析 两者而言，有时有必要将相关波形与非相关抖动和噪声分离。相关波形被定义为概念性波 形，其表示由多个此类模式周期（pattern-cycle)组成的通用化波形的一个完整模式周期， 并且例示了与重复模式相关的确定性幅值和相位特性。
[0005] 通常情况下，相关波形通过W下来获得：通过使用从时钟恢复电路获得并且与重 复模式同步的稳定触发来触发信号获取设备，并且通过将与相对于触发点的每个延迟时间 相对应的许多采样一起求平均，使得与重复波形不相关的效应随着时间的推移达到平均 (averageout)。然而，在大的周期性抖动存在的情况下，基于平均的相关波形产生的眼图 可能错误表示眼开度（eyeopening)的形状。
[0006] 所公开技术的实施例解决了现有技术中的运些W及其他限制。
【发明内容】
[0007] 所公开技术的实施例包括一种用于确定相关波形的方法，包括：由测试和测量仪 器的获取单元获取具有重复模式的通用化波形记录；为所述通用化波形记录确定恢复时钟 信号；选择是时钟速率N倍高的新采样率，其中N为大于1的整数；重新采样通用化波形，使 得新采样精确地落在定义每个单位间隔的恢复时钟信号的两个时钟瞬间上，且落在每个单 位间隔的两个时钟瞬间之间均等间隔的N-1个附加瞬间上，W创建重新采样的波形；将重 新采样的波形截断为L数目的模式重复，其中L是整数；对于N*K个模式采样中的每个计算 跨越所有L个观测结果（observation)的平均值，其中K是重复模式中的比特数目；W及， 将N体个平均值进行级联W在标准化为恢复时钟速率的新时间轴上形成相关波形。
[0008] 所公开技术的实施例还包括一种测试和测量仪器，包括获取装置，其被配置为接 收具有重复模式的通用化波形记录；W及处理器。该处理器被配置为：为所述通用化波形 记录确定恢复时钟信号；选择是时钟速率N倍高的新采样率，其中N为大于1的整数；重新 采样通用化波形，使得新采样精确地落在定义每个单位间隔的恢复时钟信号的两个时钟瞬 间上，且落在每个单位间隔的两个时钟瞬间之间均等间隔的N-1个附加瞬间上，W创建重 新采样的波形；将重新采样的波形截断为L数目的模式重复，其中L是整数；对于N*K个模 式采样中的每个计算跨越所有L个观测结果的平均值，其中K是重复模式中的比特数目；W 及，将N*K个平均值进行级联在标准化为恢复时钟速率的新时间轴上形成相关波形。
【附图说明】
[0009] 图1是用于实现所公开技术的方法的测试和测量仪器的框图。
[0010] 图2示出了包括非相关抖动和噪声的串行数据比特的重复模式的五个重叠的重 复。
[0011] 图3示出了基于图2中重复模式的相关波形。
[0012] 图4示出了具有两个比特的重复波形的一个瞬间。
[0013] 图5示出了具有高幅值确定性相位调制的波形的20个重叠的模式重复。
[0014] 图6示出了具有基于波形集合所确定的重叠相关波形的图5中的波形分段的集 厶1=1〇
[0015] 图7示出了具有优选相关眼图的使用图6的相关波形所形成的相关眼图。
[0016] 图8示出了图6的相关波形已经与非相关效应卷积后的眼图。
[0017] 图9示出了根据所公开技术产生的眼图。
[0018] 图10是图示了所公开技术的实施例的流程图。
[0019] 图11示出了波形的两个单位间隔，其中原始波形采样在时间上被均匀间隔并且 W恢复时钟的N倍被重新采样。
[0020] 图12是图示了所公开技术的其他实施例的流程图。
[0021] 图13是时间间隔误差相对时间的曲线图，其中误差具有随机和大幅值的确定性 分量。
[0022] 图14是示出了与确定性抖动的特定分量相对应的时间间隔误差的曲线图。
[0023] 图15是示出了从校正的时钟恢复时间得出的时间间隔误差的曲线图。
【具体实施方式】
[0024] 在不一定按比例的附图中，所公开的系统和方法的相似或对应的元素是由相同的 附图标记所表示的。
[0025] 现在参照图1，示出了根据用于实现所公开技术的本发明的一些实施例的实时示 波器的代表性框图。虽然下文示出并讨论实时示波器，但可W使用能够获取时域波形的适 当表示的任何类型的测试和测量仪器。
[0026] 示波器100可W具有禪合到附属接口 104的单独的信号通道102,图1中表示了 其中的两个。每个信号通道102可W具有单独的获取单元106,其例如可包括用于至少从 被测设备或通道(诸如探针122)接收模拟波形输入信号并且将所接收的信号转换成数字化 采样的已知电子电路和/或设备。禪合到信号通道102的模拟波形输入信号中的每个还可 被禪合到触发电路108。获取单元106和触发电路108可经由系统总线112禪合到可编程 处理装置110。系统总线112可进一步禪合到存储器装置114,该存储器装置114例如可采 取RAM、ROM和/或高速缓冲存储器的形式。RAM存储器可操作为存储易失性数据，诸如由 获取单元106产生的模拟波形输入信号的数字化采样。系统总线112可进一步禪合到用于 控制显示部分(未示出)的显示电路116、一个或多个大容量存储单元118 (诸如从和/或向 适当的大容量存储介质进行读取和/或写入的硬盘驱动器、CDROM驱动器、磁带驱动器、软 盘驱动器等等)、W及前面板控制120。应当理解，示波器100中可包括任何数目的信号通道 102,其中每个通道具有单独的获取装置106。
[0027] 用于实现根据所公开技术的实施例的方法W及用于W其他方式控制示波器100 的可执行指令可被存储在存储器装置114并从中访问，该存储器装置114更具体地例如是 ROM。可替代地，所述可执行指令可被存储在大容量存储单元118的大容量存储介质并从 中访问，在一些实施例中所述大容量存储单元118可被包括在存储器装置114内。处理装 置110可被实现为例如一个或多个可编程微处理器。处理装置110也可W通过使用多个可 编程控制器和/或一个或多个可编程数字信号处理器来实现。在另一个实施例中，当使用 多个控制器实现处理装置110时，一个控制器可被用来控制模拟波形输入信号的获取和处 理，而第二个控制器可控制示波器100的其他操作。示波器100可W通过使用在一个或多 个处理器或控制器110W及相关联的存储器装置114内存储和访问的操作系统来控制。
[0028] 显示电路116可W包括用于从处理装置110接收用于控制显示部分的指令的显示 控制器(未示出），并且也可W从例如是用于由显示部分进行的显示的处理装置110的一部 分的数字信号处理器接收数据。总线控制器(未示出）也可被包括在处理装置110内或单 独地包括在示波器100内，W用于监视接口 104和探针122。总线控制器还可控制探针122 与处理装置110之间经由通信总线124的通信。总线124可包括提供了双向通信的I化总 线、I邸E1494总线、USB总线等。
[0029] 电源126可从处理装置110接收控制信号，用于控制电功率经由电压线128和附 属接口 104到达探针122。
[0030] 图2示出了已由示波器100的获取单元106接收的串行数据比特的有噪声重复模 式的五个重叠重复的示例。7比特的重复模式是可辨别的，但同样清楚的是抖动和噪声引起 每个个体波形发生变化。将图2中波形的许多观测结果沿任意垂直线一起求平均W获得图 3中的波形。
[0031] 可W使用采样示波器，W及通过将获取模式设置为"平均"而在实时数字示波器上 所获得的合理相似性，来获取图3中的波形。然而，在实时示波器上，即使图2中所有重叠 波形共享相同的采样率，根据时钟恢复得出的（clock-recovery-derived)模式触发将它们 精确对准可能要求它们W不同的定时时滞（skews)重叠，该不同的定时时滞使来自一个波 形的采样与来自另一波形的采样不从时间上对齐。
[0032] 此外，该时钟恢复过程通常是动态可变的，使得恢复时钟的每一个周期可具有稍 微不同的绝对持续时间。如果图2中所有波形都W相同采样率重叠，运有效地冻结了用于 波形分段的持续时间的时钟恢复，而不是让所接收的个体波形的时钟实例如它们理论上应 该的那样独立地变化。
[0033] 虽然用于确定相关波形的平均技术在许多情况下可W良好地工作，如上所述的那 样，当存在高幅值确定性抖动时，平均技术给出不良的结果。高幅值确定性抖动在接收器测 试中是非常相关的，其中占主导地位的正弦调制、周期性抖动（PJ)被有意引入来量化接收 器正确跟踪运种调制的能力。
[0034] 考虑例如只有2比特（即"1 0")的具有快速的上升和下降时间的重复波形，如图 4中所示。假设利用具有比特间隔的大约1/5的峰-峰幅值的正弦相位调制来调制用于该 重复波形的时基。如果调制的频率足够低，控制用于使被平均的波形重复进行重叠的触发 位置的许多形式的时钟恢复将进行"跟踪"，并因此将去除调制。
[0035] 在该情况下，相关波形和眼图将不受任何大程度的影响。然而，如果调制频率太高 而无法由时钟恢复所跟踪，将被平均W获得相关波形的波形的集合可能看起来像图5中所 示的那些。由于调制尚未被触发电路所跟踪，其效应在重叠波形分段中是清晰可见的。
[0036]当图5中的波形的所有分段在相对于恢复时钟的任何给定采样时间(对应于跨越 运些分段的垂直线)被平均W创建相关波形，结果如图6中的波形600所示。如果图6的相 关波形被用来创建相关的眼图，结果将类似于图7中由粗线700所示出的那样。为了进行 比较，在图7中由较轻质的线702示出通过叠加实际波形的水平偏置版本所获得的优选相 关眼图。