로이엔텍 - Jitter - Part2. 오실로스코프를 이용한 클럭 지터 분석 / 로데슈바르즈

안녕하세요! 지난 자료에서는 지터란 무엇이고, 지터를 측정하기 위한 대표적인 장비에 대해 알려드렸습니다.

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로이엔텍 - Jitter - Part1. 지터(Jitter)와 지터 측정을 위한 계측장비 / 로데슈바르즈

*Jitter - Part1. 지터(Jitter)와 지터 측정을 위한 계측장비

 

 

지터는 고속 데이터 통신에 사용되는 클럭, 임베디드 클럭이 사용되는 데이터 통신, 레이다 송수신, RF 통신 등의 신호 품질에 영향을 주게 됩니다.

 

그림 1. 지터 분석이 필요한 다양한 어플리케이션

 

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이번 포스팅에서는 오실로스코프를 이용한 클럭 또는 유사 클럭 신호(01로 교차되는 데이터 신호)의 지터 분석 방법에 대해 알아보도록 하겠습니다.

Cursor Measurement (커서 측정)

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가장 쉽게 사용할 수 있는 방법으로 커서를 이용한 측정 방법이 있습니다. 아래 그림과 같이 트리거되는 부분으로부터 발생되는 에지를 커서를 이용하여 측정합니다. 커서 측정은 측정되는 위치가 트리거 위치로부터 멀어질수록 크게 나타나게 됩니다. 주로, Persistence (파형을 누적하는 기능)을 사용한 Eye Analysis 기능과 함께 사용할 수 있습니다.

그림 2. 커서 측정

 

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Histrogram (히스토그램)

히스토그램은 오실로스코프에 획득된 파형의 샘플(픽셀)을 기반으로 데이터 분포를 그래픽으로 표현한 것입니다. 지터 평가를 위한 히스토그램은 일반적으로 신호의 상승/하강 에지에 위치하여 측정합닏다. 커서 측정 결과보다 보다 많은 정보를 확인할 수는 있지만, 픽셀 또는 샘플 포인트를 기반으로 하기 때문에 샘플 포인트의 분해능과 측정 영역에 따라 측정 결과가 달라질 수 있습니다.

그림 3. 히스토그램

 

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Measurement Statistics (측정 통계 분석)

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오실로스코프의 자동 측정(Automatic Measurement) 기능의 통계 처리 분석을 이용할 수 있습니다. 오실로스코프의 자동 측정 기능에는 측정 결과에 대한 통계 데이터를 제공하는 기능을 가지고 있습니다. 통계적 평가가 필요한 일반적인 지터 측정 항목으로는 주파수 (Frequency), 주기 (Period), 펄스 폭 (Pulse width) 측정 등이 있습니다. 측정 결과에는 랜덤 성분이 포함되어 있기 때문에 통계값을 통해 신호의 속성을 분석하는 데 적합합니다. 랜덤 지터 성분이 있는 경우 평균값과 표준 편차를 이용하게 됩니다. 통계 분석 데이터의 ‘+peak’ 에서 ‘-peak’ 결과를 뺀 Peak to peak Jitter 결과를 계산할 수 있습니다.

Measurement Track (측정 트랙 분석)

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지터 측정의 트랙 분석은 측정된 파형에 대해 시간이 경과함에 따라 측정 결과가 어떻게 변화되는지를 표시합니다. Track 결과에 대한 수평 스케일(X축)은 측정 데이터와 동일한 시간을 나타내며, 수직 스케일(Y축)은 측정 항목에 대한 측정 결과를 표시합니다. 히스토그램과 달리 측정 결과가 어떻게 변화하는지에 대한 추세를 나타내기 때문에 측정 결과와 신호의 타이밍 관계를 알 수 있습니다. 예를 들어, 변조 신호의 경우 파형 주기 또는 주파수 측정의 트랙 곡선이 변조 신호를 나타낼 수 있으므로 주파수 변조 신호 분석에 유용합니다.

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그림 4. Measurement Track 기능을 이용한 Modulation SSC Profile 분석

 

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Spectrum (스펙트럼 분석)

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오실로스코프의 FFT 연산을 이영하여 측정된 신호에 대한 주파수 분석이 가능합니다. 스펙트럼 분포를 통해 지터 성분이 얼마나 포함되어 있는지 확인할 수 있습니다. 또한 고속 통신 신호 클럭에 대해 Measurement Track 기능과 Track 신호에 대한 스펙트럼 분석을 통해 변조 성분에 대한 분석도 가능합니다.

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그림 5. FFT 기능을 이용한 지터에 대한 스펙트럼 분석

 

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그림 6. 오실로스코프를 이용한 Measurement 통계 분석과 Measurement Track

 

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Eye Diagram (아이 다이어그램)

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아이 다이어그램은 디지털 신호의 여러 파형을 오버레이(중첩)하여 생성하여 신호의 불안정성이나 지터의 영향을 시각적으로 확인할 수 있습니다. 일반적으로 아이 다이어그램은 1.5 ~ 2 개의 UI (Unit Interval) 또는 Bit 에 걸쳐 표시합니다. 오버레이 타이밍은 임베디드 클럭 또는 외부 클럭 신호를 기준으로 하며, 아이 다이어그램을 일반적으로 CDR (Clock Data Recovery)을 기반으로 생성됩니다. 임베디드 클럭이 사용되는 디지털 신호의 아이 다이어그램 분석을 위해서는 오실로스코프에서 CDR 기능을 통해 데이터 신호에서 클럭을 복구하여 사용할 수 있습니다.

그림 7. 아이 다이어그램 생성

 

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이상과 같이 디지털 클럭 신호에 대한 다양한 지터 분석 방법을 소개해 드렸습니다.

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로데슈바르즈의 오실로스코를 활용하여 지터 측정에 대한 신뢰성과 효율성을 높여보시길 바랍니다.

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* Jitter – Part3. 오실로스코프를 이용한 데이터 지터 분석

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작성자 : 로데슈바르즈코리아 기술지원팀

이메일 : sales.korea@rohde-schwarz.com

출처 - https://blog.naver.com/rohdeschwarzkorea/223136562224

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