고속 디지털 설계에서 클록의 실제 지터 성능 검증하기

목표

고속 디지털 설계에서 클록의 지터를 측정하는 작업이 더욱 까다로워졌습니다. 예를 들어, PCIe 5.0은 32 GT/s(gigatransfer per second)의 데이터 속도를 지원하며, 레퍼런스 클록에 대한 해당 지터 리미트는 150 fs(RMS)입니다. 최신 PCIe 6.0 사양은 개선된 64 GT/s의 데이터 속도를 지원하며 레퍼런스 클록의 지터 리미트는 100 fs입니다. 위상 노이즈 분석기는 뛰어난 지터 측정 플로어를 갖추고 있어 최신 고속 클록에서 지터를 측정하는 데 최적입니다. PCIe, USB, HDMI™와 같은 기술은 EMI 효과를 최소화하기 위해 일반적으로 SSC(Spread Spectrum Clocking)를 사용하여 레퍼런스 클록에 저주파 FM을 적용합니다. SSC로 인해 클록에 추가 스트레스가 발생하므로 SSC ON 모드에서 클록 지터도 검증해야 합니다.

로데슈바르즈 솔루션

클록 지터 측정은 일반적으로 다음과 같이 구성됩니다.

• 위상 노이즈 측정
• 해당 시스템 전송 기능을 기반으로 위상 노이즈 가중 적용
• 정의된 지터 통합 범위에 가중 위상 노이즈 합산

위상 노이즈 측정

높은 Slew rate 클록의 경우 클록 지터는 주로 클록의 위상 노이즈로 결정됩니다. 일반적으로 AM 노이즈는 클록의 높은 Slew rate로 크게 억제되기 때문에 전반적인 클록 지터에 영향을 미치지 않습니다. 정확한 클록 지터 측정을 수행하기 위해서는 위상 노이즈 측정 시 높은 AM에 대한 억제가 중요합니다.

위상 노이즈 가중치 측정

PCIe와 같은 고속 기술에서 지터를 측정하려면 TX PLL, RX PLL, CDR 전송 기능의 시스템 효과를 포함해야 합니다. 설정된 지터 통합 범위에 지터를 합산하기 전에, 측정된 위상 노이즈 트레이스에 이와 같이 구현된 전체 시스템 전송 기능을 가중 필터로 적용합니다.

가중 위상 노이즈 합산

일반적으로 가중 위상 노이즈는 클록의 Nyquist 주파수(클록 레이트의 반)까지 더해지며, 때로는 그 이상까지 더해지는 경우도 있습니다. 그럴 경우 위상 노이즈도 더 높은 주파수 오프셋까지 측정해야 합니다.

R&S®FSWP 위상 노이즈 분석기와 VCO 테스터는 디지털 복조기 설계를 이용해 위상 노이즈와 AM 노이즈를 동시에 측정하며, 위상 노이즈 측정 시 매우 높은 AM 억제를 제공합니다. 이 아키텍처에서는 SSC ON 모드에서도 레퍼런스 클록을 측정할 수 있습니다. 이 기기는 업계 최고 수준의 위상 노이즈 감도를 제공하며, Cross-correlation을 위한 R&S®FSWP-B60 또는 R&S®FSWP-B61 옵션을 추가할 경우 감도를 더욱 개선할 수 있습니다. 뿐만 아니라 R&S®FSWP-B1 옵션으로 전체 스펙트럼 및 신호 분석기 기능을 추가하여 복잡한 클록 트리 구조에서 커플링 효과를 분석할 수 있습니다.

32 GT/s 데이터 속도에 대해서는 PCIe 5.0에 따라 총 16가지 시스템 전송 기능이 정의되어 있습니다. 각각에 대한 가중 지터 결과는 150 fs 미만이어야 합니다. SSC ON 모드에서는 가중 및 지터 통합을 적용하기 전 최대 2 MHz까지 SSC 스퍼(기본 및 하모닉)를 제거해야 합니다. 간편하게 사용하려면 본 애플리케이션 카드의 다운로드 섹션에 있는 외부 툴을 사용해 보십시오. 이 툴은 데이터의 측정 및 후처리를 자동화합니다(SSC 스퍼 제거, 가중화, 지터 통합, 다른 시스템 전송 기능에서 최고 지터 결과 식별). 이 툴은 R&S®FSWP(R&S®FSWP-B60 또는 R&S®FSWP-B61 옵션 필요) 및 R&S®FSPN을 지원하며 최대 PCIe 6.0까지 PCIe 버전을 지원합니다.

요약

R&S®FSWP는 SSC OFF 모드 및 SSC ON 모드에서 저-지터 클록을 테스트하는 데 필요한 기능을 제공합니다. 이 기능은 위상 노이즈 측정 시 매우 높은 AM 억제를 제공하며, 낮은 지터 클록에서 지터를 정밀 측정할 수 있는 뛰어난 위상 노이즈 감도를 제공해 최신 고속 디지털 설계를 구현합니다.