不管是放到測試設(shè)置中,，還是作為被測設(shè)備的一部分,，時鐘恢復(fù)都在進(jìn)行準(zhǔn)確的測試測量時發(fā)揮著重要作用。由于大多數(shù)千兆位通信系統(tǒng)都是同步系統(tǒng),，因此系統(tǒng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)都使用公共時鐘定時,。不管是沿著幾英寸的電路板傳送，還是經(jīng)過光纖橫跨大陸,，數(shù)據(jù)與其定時輸入的時鐘之間的關(guān)系都可能會被打亂,。通過直接從數(shù)據(jù)中提取時鐘，可以在接收機(jī)正確實現(xiàn)信號再生,。

必須指出的是,，接收機(jī)通常會改善輸入的數(shù)據(jù)信號，然后再繼續(xù)傳送,。接收機(jī)中的判定電路對數(shù)據(jù)再定時,，使波形變方。這一過程依賴于與輸入數(shù)據(jù)同步的時鐘信號,。接收機(jī)內(nèi)部的時鐘恢復(fù)功能實現(xiàn)了這一目標(biāo),，前提是再定時時鐘要以相同的方式、相同的時間移動,。

基于PLL的時鐘恢復(fù)

可以通過不同架構(gòu)實現(xiàn)時鐘恢復(fù),，測量設(shè)備中最常用的是基于鎖相環(huán)(PLL)的方法。根據(jù)在數(shù)據(jù)中看到的跳變,，使用恢復(fù)電路導(dǎo)出與輸入數(shù)據(jù)同步的時鐘,，這取決于看到數(shù)據(jù)中的跳變。對擁有多串完全相同位的數(shù)據(jù)段,，PLL必須保持鎖定,。環(huán)路增益對環(huán)路帶寬的影響最明顯，環(huán)路濾波器內(nèi)部的任何濾波一般都會產(chǎn)生次生效應(yīng),。應(yīng)該指出的是,，輸入數(shù)據(jù)的跳變密度會影響進(jìn)入環(huán)路的能量,，進(jìn)而影響環(huán)路的特性。因此,，一致性測試中的環(huán)路帶寬會視選擇的碼型的跳變密度而變化,。

系統(tǒng)轉(zhuǎn)函在輸入信號的相位調(diào)制上執(zhí)行低通濾波操作，錯誤響應(yīng)轉(zhuǎn)函則執(zhí)行高通濾波功能,。在未能追蹤帶寬以外的相位調(diào)制時,，環(huán)路會追蹤環(huán)路帶寬以內(nèi)的輸入相位調(diào)制。這樣,，環(huán)路就可以追蹤低頻抖動,，而忽略PLL環(huán)路帶寬以外的高頻抖動。

衡量PLL抖動追蹤特性的指標(biāo)之一是環(huán)路帶寬(LBW),，通常在“抖動輸入/抖動輸出”轉(zhuǎn)函為-3dB的點上測得,。但這并不是確定環(huán)路的唯一方式。

寬LBW改善了抖動容限,，窄LWB則會從被恢復(fù)的時鐘中去掉更多的抖動,，這有利于下游的同步器，但會降低抖動容限,。盡管寬LBW似乎是理想選擇,，但通常還要考慮成本和技術(shù)。寬LBW還會帶來更多的噪聲或隨機(jī)抖動,。目前測量中使用的LBW一般在1～10MHz的范圍內(nèi),。



時鐘恢復(fù)的輸入和輸出

必須指出測量中是怎樣使用時鐘恢復(fù)的，哪些地方會發(fā)生錯誤,。例如,，在發(fā)射機(jī)測試一側(cè)，要求時鐘恢復(fù)的主要原因通常有兩個：沒有提供作為測試設(shè)備觸發(fā)的時鐘信號,，或者標(biāo)準(zhǔn)要求使用特定的LBW進(jìn)行抖動測量(參見圖1中的a部分),。后一種情況的目的，是用系統(tǒng)接收機(jī)(如BERTScope BSA系列)包含時鐘恢復(fù)來追蹤部分輸入抖動,，這樣發(fā)射機(jī)測試應(yīng)該只涉及接收機(jī)沒有追蹤的高頻抖動(參見圖1)。

由此可見,，對抖動成分接近時鐘恢復(fù)LBW的被測信號,，LBW設(shè)置不正確可能會導(dǎo)致抖動測量不準(zhǔn)確。有時標(biāo)準(zhǔn)會暗示要在測試中使用時鐘恢復(fù),，例如提到“黃金PLL”,，或指定要“在使用以20dB/decade將抖動衰減到(比特率/1,667)頻率以下的單極、高通,、頻率加權(quán)函數(shù)后”測量抖動,。

擴(kuò)頻時鐘(SSC)把時鐘能量(和數(shù)據(jù))擴(kuò)散在0.5%的頻段上,，降低了頻譜給定頻率上的平均功率。這可以幫助產(chǎn)品滿足放射輻射和傳導(dǎo)輻射的法規(guī)要求,。為成功地追蹤SSC,，接收機(jī)必須能夠追蹤調(diào)制(包括其諧波)，以避免眼圖閉合,。如果環(huán)路響應(yīng)未能充分追蹤SSC,，或在時鐘和數(shù)據(jù)路徑之間出現(xiàn)錯誤的延遲，那么測試眼圖就會模糊閉合,。

不正確的峰值(即LBW附近區(qū)域,，這里的時鐘恢復(fù)設(shè)備抖動輸出可能會大于抖動輸入)可能會放大被測的抖動數(shù)量。此外,，測試設(shè)備中相對于輸入數(shù)據(jù)信號的觸發(fā)延遲可能會導(dǎo)致測得的抖動數(shù)量不正確,。例如，測量系統(tǒng)中的固定延遲可能會導(dǎo)致測得額外的明顯抖動,。增加的抖動幅度取決于相對于延遲量的抖動頻率,。

在接收機(jī)端，時鐘恢復(fù)可能會出現(xiàn)在被測器件中,，也可能作為測試設(shè)備校準(zhǔn)程序的一部分出現(xiàn),。在被測器件中，時鐘恢復(fù)頻頻出現(xiàn),，在測試中通常使用壓力和正弦曲線抖動實現(xiàn)(參見圖1中的b部分),。在正弦曲線抖動中，測試一般使用模板,，這會在較低的調(diào)制頻率上應(yīng)用較多的抖動,，或在較高頻率上應(yīng)用較少的抖動。

其中的問題包括在接收機(jī)中使用設(shè)計不當(dāng)?shù)腖BW,，這會導(dǎo)致抖動容限模板失效,。追蹤響應(yīng)的斜率不正確可能會使追蹤SSC的準(zhǔn)確性不夠，導(dǎo)致測試眼圖模糊閉合,，并產(chǎn)發(fā)生誤碼,。

時鐘恢復(fù)被頻繁用于測試設(shè)備設(shè)置及接收機(jī)抖動容限或受壓的眼圖信號校準(zhǔn)(參見圖1中的c部分)。正弦曲線抖動通常設(shè)置成頻率高于校準(zhǔn)過程中時鐘恢復(fù)的LBW,。但是,，LBW不正確可能會導(dǎo)致壓力量設(shè)置錯誤，進(jìn)而造成被測器件壓力不足或過大,，前者會提高客戶拒收的可能性,，后者則會影響良率。

從所有這些情況中，很容易得出這樣的結(jié)論,，即LBW設(shè)置非常關(guān)鍵,，對測量中觀察到的抖動有著明顯影響。改變環(huán)路帶寬可以顯示抖動頻譜,。以非常窄的LBW進(jìn)行測試,，可以顯示被測發(fā)射機(jī)產(chǎn)生的所有抖動。而使用非常寬的LBW進(jìn)行測試,，則只會顯示發(fā)射機(jī)產(chǎn)生的,、預(yù)定系統(tǒng)接收機(jī)用自己的PLL不能濾掉的抖動。一般來說,，一致性測試中會指定后一種時鐘恢復(fù)方式,。系統(tǒng)設(shè)計人員主要關(guān)心超出接收機(jī)追蹤能力的抖動。

分布式時鐘方案

并不是所有系統(tǒng)都從數(shù)據(jù)流中導(dǎo)出時序,。部分系統(tǒng)如PCI Express和全緩沖雙直列內(nèi)存模塊(DIMM),，它們使用發(fā)送到通信鏈路每一端的分布式時鐘來為數(shù)據(jù)定時。發(fā)送端和接收端使用PLL來生成參考時鐘,。

一般來說,，分布式參考時鐘將有一定數(shù)量的抖動，如來自原始晶體的相位噪聲,。它也可能會有SSC,。時鐘在每個IC內(nèi)再生，并用來為發(fā)送功能和接收功能提供時鐘,。每個PLL將有一個環(huán)路響應(yīng),，如果其作用完全相同，那么一個PLL上的抖動完全可以由另一個PLL追蹤,，也就是說,，接收機(jī)看不到任何凈效應(yīng)。但實際情況往往要更加復(fù)雜,。

即使對采用相同設(shè)計,、相同制造工藝及相同生產(chǎn)批次制造的器件來說，幾乎也不可能獲得完全相同的環(huán)路響應(yīng),。由于確保IC之間及IC內(nèi)部的路徑長度一樣也很困難,，因此在接收機(jī)抖動中還會出現(xiàn)同等的觸發(fā)延遲，導(dǎo)致出現(xiàn)更多的抖動,。

嵌入式時鐘方案

把時鐘嵌入到數(shù)據(jù)中是保證在接收機(jī)準(zhǔn)確恢復(fù)發(fā)射的數(shù)據(jù)流的一種常用方式,。但一旦實現(xiàn)，就會產(chǎn)生一個問題,，即系統(tǒng)以一種時鐘速率運行，而輸入的碼流會以略微不同的速率運行,。必須以某種方式重新為數(shù)據(jù)輸入時鐘,，以便與接收端系統(tǒng)相匹配,。

在某些結(jié)構(gòu)中，特別是在SONET/SDH中,，設(shè)計人員做的一項重要工作是使系統(tǒng)中的所有時鐘盡可能地匹配,，這是通過基于全球定位系統(tǒng)(GPS)來分配高度準(zhǔn)確的系統(tǒng)時鐘，或者基于銣(Rubidium)或類似標(biāo)準(zhǔn)來分配本地時鐘而實現(xiàn)的,。

其它結(jié)構(gòu)則承受了時鐘速率差異性更大的特點,，以此來降低成本和復(fù)雜性。在任何情況下,，系統(tǒng)最終都必須處理所有的不匹配,，這一般要等到差異超過1個比特或1個幀，然后插入或刪除比特或字符,。通常,，系統(tǒng)協(xié)議會插入多個字符，稱為填充字,，這些字符在接收機(jī)上會被舍棄掉,。還有的時候，如果需要的話,，協(xié)議會允許接收機(jī)插入自己的字符,，而不會打亂數(shù)據(jù)的含義。

增加或刪除這些字符可能會極大地影響測試,?；趨f(xié)議的測試設(shè)備通常被設(shè)置成處理插入的或刪除的字符，同時仍能識別底層信息,。但是,，物理層測試設(shè)備有時更加受限，它要求碼型完全符合沒有變化的已知重復(fù)序列,。多出或漏掉碼會導(dǎo)致設(shè)備認(rèn)為發(fā)生了錯誤,。

在系統(tǒng)管理基線漂移時也會發(fā)生數(shù)據(jù)碼型變化，即系統(tǒng)會經(jīng)過AC耦合和一長串完全相同的位,，導(dǎo)致平均信號電壓漂移,，直到發(fā)生誤碼。在這種情況下,，協(xié)議方案對于每個有效字符通常有兩個版本,，并確定發(fā)送最能有效抗擊任何基線漂移或運行不一致的版本。接收機(jī)上的協(xié)議智能完全能夠識別哪種版本是正確,，但這也違反了某些測試設(shè)備對碼型不變的要求,。

某些測試設(shè)備可以進(jìn)行參數(shù)測量，而無需重復(fù)碼型。這在檢查物理層問題時非常有效,，但不能處理協(xié)議錯誤,。此外，還有可能會漏掉清除后作為正確碼重傳的接收機(jī)誤碼,，盡管這些碼是有問題的,。

通過使用環(huán)回測試，發(fā)送到接收機(jī)的信號被環(huán)回,，成為發(fā)射機(jī)的輸出,。但數(shù)據(jù)并不總是完全相同，因為時鐘速率匹配錯誤會導(dǎo)致填充字變化,，這可能會使測試設(shè)備混亂,。在這些情況下，一種解決方案是創(chuàng)建一個測試環(huán)境,，其中發(fā)射機(jī)時鐘域和接收機(jī)時鐘域完全一樣,，從而無需進(jìn)行域速率匹配。許多使用儀器時鐘恢復(fù)的方案可以用測試設(shè)備輸出的準(zhǔn)確速率創(chuàng)建一個時鐘信號,，然后再利用這個信號為環(huán)回測試生成一個測試信號,。

隨著時鐘恢復(fù)在更多的系統(tǒng)和測試設(shè)置中日益普遍，必須考慮其對測量的影響,。許多外部影響可能會打亂數(shù)據(jù)和時鐘源之間的關(guān)系,。通過了解這兩者之間的關(guān)系，可以獲得更實用,、更準(zhǔn)確的測量結(jié)果,。