|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
 Calculateur dB  Valeur crête, moyenne et efficace d'une tension |
Catégorie : Test et Mesure 5/6/2013 Maintien de l'intégrité du signal depuis le bus jusqu'à l'oscilloscope à 30 GHz et au-delà
Un des éléments les plus importants qui garantissent la précision des mesures dans les normes les plus récentes - élément qui est souvent négligé - est la connexion entre le point d'accès du signal et l'oscilloscope. Cette connexion doit être capable de traiter des signaux pouvant atteindre 30 GHz pour assurer des résultats précis pour la mesure de conformité tout en ajoutant très peu de bruit. Heureusement, une nouvelle génération de sondes d'oscilloscopes haute vitesse, telles que les sondes de série Tektronix P7600 récemment introduites, peut non seulement renforcer la précision de mesure à ces débits de données plus élevés, mais également aider à simplifier ce qui autrement constituerait un défi insurmontable en matière de tests et de mesures.
Rester en phase avec les débits de données
Les débits de données des normes de bus série de troisième génération continuent d'augmenter, faisant passer la bande passante minimale requise pour le débogage de nombreux bus courants à plus de 16 GHz, voire dans certains cas à plus de 30 GHz. Le Tableau 1 présente des exemples de normes qui exigent des systèmes de mesure plus rapide en fonction des fréquences harmoniques contenues. Pour garantir des résultats précis lors de la mesure de la conformité électrique, les organismes de normalisation spécifient généralement l'utilisation d'un oscilloscope doté d'une bande passante au moins égale au double de la fréquence fondamentale du signal série.
Tableau 1. Voici quelques normes série haute vitesse qui nécessitent des oscilloscopes plus rapides et des connexions de sonde à grande vitesse en fonction des fréquences harmoniques contenues. Exigences en matière d'acquisition de signal
Au-delà des exigences de bande passante, d'autres caractéristiques de l'oscilloscope et de la sonde sont tout aussi importantes, notamment la prise en charge des mesures en mode différentiel, asymétrique ou commun.
 Figure 1. Ce schéma synoptique montre une sonde qui prend en charge la mesure des niveaux de tension en mode différentiel, asymétrique ou commun avec une seule connexion au dispositif testé. Liaisons coaxiales
Le raccordement aux bus à grande vitesse nécessite souvent une carte ou un montage à contrôle d'impédance avec des connecteurs coaxiaux tels que les connecteurs de type 2,92 mm/K. SMP
 Figure 2 – Ce graphique qui montre la réponse en fréquence de quatre câbles coaxiaux met en évidence les caractéristiques de pertes variables de ces câbles à différentes fréquences. De plus, deux câbles coaxiaux ne sont jamais identiques en longueur et donc ont des temps de propagation à travers le câble qui diffèrent. Les différences de temps de propagation, qui peuvent n'être que de quelques picosecondes, présentent une asymétrie entre paires de signaux différentiels et peuvent dégrader la qualité du signal mesuré. Toute défaillance de synchronisation entre les câbles doit être mesurée et ajustée pour assurer une mesure différentielle exacte. Avec une sonde qui possède des connecteurs coaxiaux d'entrée, la nécessité d'un jeu de câbles coaxiaux distinct est éliminée. Par exemple, avec les dernières sondes 30GHz de Tektronix, la réponse du système est étalonnée en niveau (+/-1 dB) en en biais (+/-2 ps) à la pointe de la sonde. Cet étalonnage élimine la nécessité de corriger la mesure de la perte ou de la défaillance de synchronisation au niveau d'un jeu de câbles. Pour améliorer encore la mesure, le signal obtenu à la pointe de la sonde peut être corrigé sur la base des modèles à paramètre S de la sonde et des paramètres S du système d'oscilloscope stocké dans chaque dispositif. Ces paramètres S sont utilisés pour corriger la réponse en fréquence du système de mesure, y compris la perte ou le gain de la sonde. En se connectant à l'appareil d'essai directement avec la sonde, la distance entre la sortie de signal et l'entrée du système de mesure est réduite et la fidélité de la mesure est améliorée. Les connexions coaxiales présentent également des défis lors des différentes mesures de mode qui sont nécessaires. Par exemple, si les deux entrées sont utilisées pour une mesure différentielle, un ingénieur qui voudrait effectuer des mesures asymétriques devra s'assurer que l'entrée inutilisée est correctement terminée par un 50 Ohms. La mesure de la tension de mode commun est également plus concernée, car elle exige que l'ingénieur d'essais mesure les deux côtés de la paire différentielle (A et B), puis qu'il insère les deux formes d'onde dans l'équation suivante : Tension de mode commun = (A+B)/2 - la tension de référence (généralement 0V ou terre) La fonction mathématique utilisée sur un oscilloscope rend ce calcul possible, mais l'utilisation de calculs sur les formes d'onde rend la mesure plus laborieuse et complexe. En revanche, les dernières sondes de Tektronix intègrent une matrice de commutation dans l'électronique de la sonde qui permet à l'utilisateur de basculer le routage de la paire différentielle du signal. Avec cette matrice de commutation, chaque côté de la paire différentielle peut être mesuré, ainsi que ses composantes en mode différentiel ou commun. Pour les ingénieurs qui ont besoin de procéder à plusieurs mesures en mode différentiel, asymétrique ou commun, cela élimine la nécessité de continuellement ajuster et réajuster la connexion de la sonde au DUT. Pour plus de commodité, les sondes permettent l'identification automatique {de la pointe de la sonde, ce qui permet d'éviter la confusion et les erreurs en garantissant l'utilisation des bons filtres de traitement des signaux numériques. Bruit du système
Les signaux de données à haute vitesse réalisent une partie de leur augmentation de vitesse en diminuant les tensions de sortie différentielles, ce qui rehausse l'importance d'un bruit atténué dans le système et dans le système de mesure. Au fur et à mesure que les tensions de sortie baissent, la marge entre réussite et échec du signal série s'amenuise. Une mesure de diagramme en œil d'un signal série à 12 Gb/s, comme ce qui est représenté par les Figures 3 et 4, illustre comment le bruit du signal et celui du système de mesure peuvent se combiner pour provoquer une fermeture du diagramme de l'œil.
 Figure 3 : Le bruit du système et du canal a été minimisé dans cet exemple pour produire un œil ouvert.  Figure 4 : Un bruit supplémentaire combiné avec des tensions de sortie différentielles plus faibles peut donner lieu à un œil fermé. La mesure de ces faibles variations de tension nécessite une sonde et un oscilloscope ayant un ratio signal / bruit (SNR) élevé afin de minimiser l'impact du bruit interne du système de mesure sur le signal mesuré. Les meilleures sondes combinées avec les oscilloscopes les plus performants fournissent une spécification de bruit du système de <1 mVRMS. Les combinaisons de sondes et d'oscilloscopes des précédentes générations peuvent présenter un bruit jusqu'à trois fois plus élevé. En outre, il est important de faire en sorte que la longueur du câble allant du dispositif testé à la sonde ou à l'oscilloscope soit aussi courte que possible, afin de réduire au minimum le bruit ajouté. En plaçant l'amplificateur différentiel de la sonde à proximité de l'appareil testé, le bruit est atténué. Outre un SNR élevé, une sensibilité élevée est souhaitable. Souvent, l'accès au signal testé se trouve au bout d'un panneau arrière ou d'un canal de carte à charge de conformité. Plus l'amplitude des signaux série est faible, plus la sonde et l'oscilloscope doivent être sensibles. Les oscilloscopes et sondes haute performance offrent une sensibilité élevée à 3,48 mV/div à 30 GHz de bande passante par rapport à des sensibilités plus standard de 10 mV/div ou plus. Modélisation des sondes
La conception et la mise en œuvre de liaisons de données série nécessite souvent de nombreuses heures de simulation et de modélisation. Lorsque la mise en œuvre matérielle commence, les liaisons série nécessitent souvent une pré-emphase/dé-emphase au niveau de l'émetteur et une égalisation au niveau du récepteur. Les ingénieurs peuvent se demander comment le système réagira s'ils relient une sonde à leur lien finement réglé. En tant que tel, il est important de veiller à ce que les mesures reflètent le véritable fonctionnement du bus série, en éliminant tous les effets de la sonde.
Sondes à faible bruit
Au fur et à mesure que les normes de communication passent à des vitesses plus élevées, les systèmes de mesure doivent combiner une bande passante large avec un faible bruit et une sensibilité élevée. Outre les oscilloscopes et les générateurs de signaux à bande passante plus large, les ingénieurs doivent également réfléchir à la connexion entre le dispositif testé et l'entrée de l'oscilloscope. De nombreuses normes série exigent également des mesures en mode différentiel, asymétrique ou commun.
À propos de l'auteur
Dean Miles Responsable du marketing technique chez Tektronix, où il est chargé du portefeuille de produits hautes performances du constructeur. En plus de 20 années passées chez Tektronix, Dean a occupé divers postes, notamment celui de Responsable du développement des activités mondiales chez Tektronix RF Technologies et celui de Responsable du développement commercial au sein de l'Optical Business Unit de Tektronix. Dean a présenté les technologies de Tektronix dans plus de 80 pays à travers le monde et rencontré plus de 10 000 ingénieurs.
|
 |
 www.microlease.fr/
 Livingston.fr
|
