레퍼런스 클럭의 역할과 데이터 지터에 대한 클럭 지터의 영향을 살펴보고, 전례 없는 기능과 더불어 랜덤 지터(RJ)와 정기적 지터(PJ) 구성요소 둘 모두에서 매우 낮은 RJ 측정을 소개한다. 또한 실시간 지터 스펙트럼 분석을 제공하여 설계 품질을 개선할 수 있도록 해주며 E5052B SSA에서 실행되는 애질런트 E5001A 고정밀 클럭 지터 분석 어플리케이션을 갖춘 새로운 측정 기법에 대해 설명한다. 총 2회에 걸쳐 소개한다.
글│Akihiko Oginuma, 부품 테스트 매니저, 애질런트 테크놀로지스

위상 노이즈 측정 기법 통한

클럭 지터 특성분석　　

클럭 신호의 철저한 분석을 위해서는 위상 노이즈 측정 기법을 통해서만 가능한 펨토초의 정확도가 필요하다. 위상 노이즈 분석에서는 위상 노이즈 측정 대역폭의 한계까지의 클럭에 대한 모든 위상 정보가 포함된 두 가지 주요 측정인 Sφ(fφ) 및 φ(t)를 제공한다.

위상 노이즈 분석기에서 RJ를 분석하면 두 가지의 중요한 목표를 달성할 수 있다. 첫 번째는 RJ 스펙트럼을 통합시켜 해당 RJ 가우스 분포의 폭을 관심 대역폭 내에서 추출할 수 있다는 것이다. 두 번째는 RJ의 주요 원인을 Sφ(fφ)의 power-series 동작을 분석하여 분리할 수 있다는 것이다(그림 5).

PJ 구성요소는 위상 노이즈 스펙트럼에서 관찰되는 스퍼이다. PJ 주파수에 관한 지식이 문제 진단에 유용하다. 각 PJ 주파수의 PJ rms를 참조하면 총 클럭 지터에 대한 각 PJ 구성요소가 갖는 기여도를 보다 잘 이해할 수 있어 주요 PJ 구성요소가 제거되면 총 지터가 어떻게 변할지 살펴볼 수 있다(그림 6).

고급 아키텍처를 통한 실시간 지터 측정

기존의 지터 측정 패러다임과는 달리 E5001A 소프트웨어를 갖춘 E5052B SSA는 위상 노이즈 측정에 대한 실시간 지터 분석을 제공한다. 이 계측기는 레퍼런스 소스 방법을 통해 PLL을 사용한다. 이 계측기는 클럭 주파수를 자동으로 검출하고, 내장 주파수 레퍼런스 소스는 수 밀리초 내에 자동으로 클럭 주파수로 튜닝되며, PLL을 유지하는 위상 검출기에서 나오는 노이즈 신호를 측정한다. 노이즈 신호는 250MSa/s ADC에서 캡처되어 OC-192 지터 분석 범위를 포함하는 최대 100MHz의 지터 대역폭 측정이 가능해진다. 주파수 영역 데이터를 얻기 위한 실시간 FFT는 측정 속도를 대폭 향상시킨다. 예를 들면 1kHz~100MHz 대역폭의 측정에 0.3초밖에 안 걸린다.

크로스 상관 기법을 통한 전례 없는

지터 노이즈 플로어

E5052B의 지터 측정 분해능과 노이즈 플로어는 매우 낮으며 일반적으로 10Gbps 속도에서 RJ 노이즈 플로어의 수 펨토초 정도이다. 일반적인 고성능(실시간 또는 샘플링) 오실로스코프는 ADC의 제한된 다이나믹 레인지 및 내부 레퍼런스 타임베이스의 상대적으로 큰 잔여 지터로 인해 100펨토초 이상의 지터 노이즈 플로어를 갖는다. E5052B는 큰 반송파 신호가 취소되는 위상 노이즈를 검출하여 넓은 다이나믹 레인지를 유지한다. E5052B는 두 개의 독립적인 내부 측정 채널 사이에서 고유한 크로스 상관 기법을 사용하여 지터 측정 한계를 내부 타임베이스의 잔여 지터 아래로까지 확장할 수 있다(그림 7참조). 이 크로스 상관 기법을 사용하여 E5052B는 현재의 고성능 오실로스코프에 비해 100배~1000배 더 낮은 지터 노이즈 플로어를 얻을 수 있다(그림 8).

실시간 PLL 응답 에뮬레이션

그림 9는 클럭의 위상 노이즈 신호에 직접 적용되는 PLL 응답 함수의 영향의 예이다. 스펙트럼의 다른 부분들이 억제되는 방법을 볼 수 있으며 이는 어플리케이션에 관련된 지터의 분석을 가능하게 해준다. 위상 노이즈 측정에 대한 E5052B의 실시간 지터 분석은 설계 프로세스의 속도를 높여준다. 모든 PLL 응답 함수를 E5052B SSA로 가져오고 디바이스 사이의 PLL 응답을 매우 간편하고 신속하게 에뮬레이션할 수 있다.

요약

고속 직렬 데이터 어플리케이션의 경우 클럭 지터 분석의 주 목적은 레퍼런스 클럭의 지터가 시스템의 BER에 미치는 영향을 파악하는 것이다. 가장 정확한 접근방식은 어플리케이션에 대한 최악의 경우의 송신기(및 수신기) 전달 함수를 클럭에 적용하고 결과로 생기는 클럭 RJ 및 PJ를 측정하는 것이다. E5052B에서 실행되는 E5001A 고정밀 클럭 지터 분석 소프트웨어는 기존의 지터 측정 패러다임을 바꿔 펨토초 분해능을 통해 클럭 지터를 철저하게 분석할 뿐만 아니라 설계 검증 프로세스의 속도를 향상시키는 사용하기 편리한 실시간 지터 분석 기능도 제공한다.

애질런트, USB 기반 파워 센서 `U2000 시리즈`

애질런트는 최근 U2000 시리즈 USB 기반 파워 센서를 출시했다. 일반 파워 미터나 유사한 전력 감지 솔루션에 비해 저렴하고 가벼운 이 파워 센서는, 파워 미터나 별도의 하드웨어 모듈 없이 작동하기 때문에 작업 공간을 줄이고 현장 작업을 보다 쉽고 간단히 수행할 수 있도록 해준다. 이 센서는 다양한 애질런트 신호 소스, 스펙트럼 분석기, 네트워크 분석기 등과 함께 사용할 경우 정확한 평균 전력 측정이 가능하도록 각 계측기의 기능을 확장한다. 플러그 앤 플레이 USB 연결을 이용한 빠르고 쉬운 셋업 외에도 기능이 풍부한 N1918A 파워 분석 메니저 소프트웨어의 모니터링 및 문제해결을 쉽게 해준다.

애질런트 U2000 시리즈 센서는 USB로 가동되고 트리거링 기능이 내장되어 있어, 외장형 전원 어댑터나 외장형 계측기 또는 이벤트와 동기화하기 위한 트리거링 모듈을 별도로 구매할 필요가 없다. 애질런트의 부사장이자 저가형 계측기 부서 본부장인 이 휴에이 신(Ee Huei Sin)은 󰡒파워 미터 없이도 작동하는 U2000 시리즈 USB 센서의 기능은 전력 측정용 제품에 일대 혁신을 불러 일으켰다.󰡓라고 말하면서 󰡒다양한 업계에서 다채널 전력 측정에 대한 수요가 늘어남에 따라, 이 파워 센서는 고객들의 요구에 부합하는 저렴하고 편리한 솔루션이다󰡓라고 덧붙였다. 애질런트 U2000 시리즈에는 현재 최고 초당 250회의 판독 속도, 9kHz~24GHz의 주파수 범위 및 60dBm~+20dBm의 전력 범위를 가진 4가지 모델이 있다. 각 센서에는 간단하고 빠른 셋업을 위한 Hi-Speed USB 2.0 인터페이스가 들어 있다. 제로화 기능이 내장되어 있어서 DUT에서 센서를 분리하지 않아도 교정할 수 있기 때문에 테스트 시간과 센서의 마모를 줄일 수 있다.

<자료제공: 월간 반도체네트워크 2007년 08월호>