用于测量电源诱发的抖动的方法和装置与流程

用于测量电源诱发的抖动的方法和装置
1.相关申请的交叉引用
2.本技术根据35u.s.c.
§
119要求保护于2022年2月7日提交的题为“method and apparatus for measuring power supply induced jitter
””
的印度临时专利申请号202221006430的优先权，该印度临时专利申请的公开内容通过引用以其整体并入本文中。
技术领域
3.本发明一般涉及信号质量分析，并且更特别地涉及标识高速串行(hss)数据中出现的电源诱发的抖动(psij)。


背景技术：

4.在生成高速串行数据的现有系统中，操作频率可以达到高达数十ghz的值，其中多个电力轨开启不同的高速负载。考虑到现代电路按比例缩小的电源电压和更高的开关速度，对于现代系统设计者最具挑战性的任务之一是在生成高速数据信号时保持其完整性，并最小化不完美电力信号的任何遗留效应。随着电路大小减小至亚微米技术，这种对最小交叉效应的需求变得更加重要，亚微米技术使电力信号在物理上越来越接近生成高速数据信号的组件，从而加剧了遗留效应。
5.信号完整性(si)分析通常聚焦于发射器、参考时钟、通道和接收器电路在误码率(ber)方面的性能。相反，电力完整性(pi)分析通常聚焦于配电网络(pdn)通过一系列电力轨提供恒定电力而没有电压尖峰和低阻抗返回路径的能力。另外，在高速系统中，pi和si系统在某种程度上是相互依赖的，使得pi的改变也可能影响si的质量。并且，pdn本身也可能引起噪声和抖动。这样的电路中使用的电路设计和组件——诸如电压调节器模块(vrm)、片上封装、引脚、迹线、过孔、连接器等——会影响pdn的阻抗，并且因此影响供电质量。因此，分析电力完整性问题是否正在引起信号质量下降是重要的。
6.另外，标识与高速串行抖动相关联的问题需要理解电力和信号质量问题这两者，因为电力轨和串行数据存在于相同的电路板设计上。因此，最好在新电路的设计阶段(诸如仿真阶段)早期标识一些电力完整性问题，诸如电源诱发的抖动(psij)，因为板寄生效应会影响电路的最终结果。并且，在系统级评估psij也是重要的，否则这样的问题可能无法被正确标识为源于电源。验证周期结束时，最好在高速侧检测psij。但是仅在验证周期结束时检测到psij之后才进行设计改变是低效的，因为在这样晚的阶段进行这样的改变需要大量的努力和返工。并且，如上所述，由于设计变得更加紧凑，随着组件密度率的增加，psij对生成高速串行数据的电路的负面影响增加。
7.目前的模拟模型复杂、耗时，并且不提供关于高速串行(hss)数据中表达的噪声源的引导。照此，目前还没有简单的解决方案可用于测量和标识hss数据中出现的电源诱发的抖动(psij)。
8.根据本公开的实施例解决了现有技术中的这些和其他缺陷。
附图说明
9.图1图示了根据本公开的实施例的测试设备和方法可以在其上操作的配电网络(pdn)和高速串行(hss)板图。
10.图2是图示了影响高速串行数据的噪声分量的各种源的pdn的框图，所述噪声分量可以通过根据本公开的实施例的测试设备和方法进行标识。
11.图3a、3b、3c、3d、3e、3f、3g、3h、3i、3j和3k是根据本公开的实施例向测试设备的用户呈现以实现用于测量电源诱发的抖动的向导式工作流过程的示例屏幕。
12.图4是根据本公开的实施例的可以呈现在测试和测量设备的显示器上的示例结果屏幕，其图示了纹波频率测量。
13.图5是根据本公开的实施例的呈现在测试设备的显示器上的示例结果屏幕，其图示了电力轨频谱内容的频谱绘图以及时间间隔误差(tie)的频谱。
14.图6a是根据本公开的实施例的呈现在测试设备的显示器上的示例屏幕，其图示了具有psij的hss信号的眼图和直方图。
15.图6b是根据本公开的实施例的呈现在测试设备的显示器上的示例屏幕，其图示了移除psij之后的hss信号的眼图和直方图。
16.图7a是根据本公开的实施例的呈现在测试设备的显示器上的示例屏幕，其图示了移除psij之前和之后这两者的眼图和频谱绘图显示。
17.图7b是根据本公开的实施例的呈现在测试设备的显示器上的另一示例屏幕，其图示了移除psij之前和之后这两者的眼图和频谱绘图显示。
18.图8是根据本公开的实施例的呈现给用户的示例数据屏幕，用于传达由测量设备产生的测量结果。
19.图9a、9b、9c、9d、9e、9f和9g是根据本公开的实施例的向测试设备的用户呈现以实现用于测量电源诱发的抖动的第二种非引导型工作流过程的示例屏幕。
20.图10是根据本公开的实施例的可以用于测量电源诱发的抖动的操作的示例流程图。
21.图11是根据本公开的实施例的用于测量电源质量和对由电源供电的所得到的电路的影响的示例测试和测量设备的框图。
22.本领域技术人员应当领会，本文中的任何框图都表示体现本公开原理的说明性方法的概念图。类似地，应当领会，任何流程图表、流程图以及诸如此类表示可以大体上在计算机可读介质中表示并因此由计算机或处理器执行的各种过程，无论这样的计算机或处理器是否被明确示出。
具体实施方式
23.本公开的实施例针对一种用于测量高速串行(hss)数据中出现的电源诱发的抖动(psij)的方法和装置，并且更进一步地针对向用户提供工具，以确定这样的抖动是否与电源中的噪声相关。
24.图1是图示根据本公开实施例的测试设备和方法可以在其上操作的示例配电网络(pdn)100和高速串行(hss)板130的框图。配电网络100可以包括各种组件，诸如ac-dc适配器112，其由供应电压110馈电。例如，供应的电压可以在8-25伏之间。供应的电压从适配器
112传递到电源114，电源114本身可以包括例如ac-dc整流器以及电压调节器模块(vrm)。配电网络100的另外组件可以包括用于降低来自电源114的电压的降压转换器116，以及用于测量配电网络质量的电力轨探针接入部(access)120。配电网络100的这些组件一起操作，来为供应给板、封装或管芯的各种电力轨产生电力。并且配电网络100的任何上述组件或其他组件可能是噪声源，该噪声源可能影响由配电网络供电的组件生成的数据。
25.在图示的实施例中，由配电网络100产生的电力被提供给板130，板130包括用于产生高速串行(hss)数据的电路。出于各种原因，通常有多于一个的电力轨被供应给板、封装或管芯。一些电力轨承载不同的电压，并且因此必须彼此分离。其他电力轨是分离的，从而以最小的干扰将电力路由到组件。例如，不是将电力轨经过特别嘈杂的组件，而是可以代替地将电力分开，其中第一电力轨向嘈杂组件之前的组件供电，而另一电力轨向嘈杂组件之后的组件供电。在图1中，板130有多个电力轨输出，第一电力轨122、第二电力轨124和第n电力轨128。省略号126指示可以有任何数量的从pdn 100供应给板130的分离电力轨。配电网络100的任何组件上都可能存在干扰或噪声，这些干扰或噪声可能被进一步传输到具有公共板、封装或管芯的其他电路。来自pdn 100的噪声其本身可以表现为纹波和/或电压漂移，如下面所描述的，这可以通过测量仪器来测量。可以采用来自pdn 100的电源信号的频谱分析来确定来自pdn的噪声是否出现在特定频率。并且，本公开的一些实施例包括应力生成器115，该应力生成器115可以用于将特定频率处的重复信号注入pdn 100，以人工地对pdn施加应力。人工应力对pdn 100的影响可以通过测量仪器来测量，以帮助确定pdn 100上的噪声和由pdn 100供电的数据生成电路上的噪声之间的因果联系。应力生成器115可以包括函数生成器或其他信号源，以向pdn 100施加重复波形。波形可以是纹波的形式，诸如正弦波，或者也可以包括其他形状的波形，诸如三角波、锯齿波或方波。在一些实施例中，用户可以指定施加重复波形的频率。另外，尽管应力生成器115被图示为向电源114和电轨施加纹波或其他应力，但是应力生成器115可以耦合到pdn 100中的任何组件以生成应力。应力生成器115不一定在所有实施例中使用，而是代替地可以测量和评估pdn 100上自然存在的噪声或纹波，如下面所描述的那样。
26.板130上图示的是三个分离的电路132、134、138，它们可能受到来自电源100的噪声或干扰的影响，或者甚至受来自相邻电路的操作的影响。特定电路中的噪声可能来自多个不同的源。第一种类型的噪声可能固有地存在于特定电路中，这被称为自侵害噪声。第二种类型的噪声是当一个电路将噪声传递到另一个电路时引起的。一般地，产生噪声的元件被称为侵害者，而另一个电路被称为受害者电路。第三种类型的噪声是当两个电路彼此影响时，其有时称为相互侵害噪声。相互侵害噪声可以表达为两个电路之间的串扰噪声。耦合到封装和互连上的噪声——诸如源自配电网络的噪声——是又另一种类型的噪声，其通常会影响hss电路。本公开的实施例提供了标识耦合到电源的hss信号中存在的电源噪声源的工具和方法。
27.图2是图示了影响高速串行数据的噪声分量的各种源的另一配电网络的框图，所述噪声分量可以通过根据本公开的实施例的测试设备和方法进行标识。
28.图2图示了影响高速串行(hss)数据的电源噪声分量的典型源。电源210为电力递送网络220生成电力。在图2中，电力递送网络220耦合到四个不同的调节器模块230、232、234和236，这些调节器模块可以为由电力递送网络供电的各种电路生成不同的电压。如图1
中，在一些实施例中，应力生成器225可以用于将纹波或其他噪声注入pdn 220，以协助与数据生成电路上的抖动的相关性分析，如下面所描述的那样。在图2中，侵害者电路240是将噪声从其自身传递到受害者电路242的噪声电路。噪声被表示为标号252。侵害者240和受害者242这两者的输出都是高速串行负载，称为负载点(pol)。因此，侵害者电路240内的噪声可能在侵害者电路本身或者电压调节器模块230中具有其源。在任何情况下，在该示例中，来自侵害者电路240的噪声被传递到受害者电路242，其中它可以被表达为来自受害者电路242的pol上的噪声。
29.噪声传递的一种相关形式是两个电路彼此相互影响，其被图示为两个共同侵害者电路244、246之间传递的噪声256。有时，这种相互侵害者噪声被称为串扰，其可以在来自两个共同侵害者244、246的pol上表达。
30.第三种形式的噪声图示为从电力轨222、223发出，电力轨222、223是由电力递送网络220提供的附加电力轨。这些电力轨222、223由于耦合到电力递送网络220中的其他噪声轨而是嘈杂的。这样的耦合噪声的源可能难以检测，因为它可能由图2中图示的任何组件生成。
31.本公开描述了一种测试和测量设备，除其他特征之外，该测试和测量设备尤其包括不同类型的工作流过程，用于使得用户/设计工程师能够标识噪声，诸如耦合到电源的高速串行数据(hss)电路中的电源诱发的抖动(psij)。这些工作流过程可以包括向导式工作流，该工作流引导用户通过测试，或者可以是非引导菜单工作流。这两种类型的工作流都利用测量仪器上的图形用户接口(gui)来帮助用户测量高速数据的抖动或其它噪声，并确定它是否源于电源轨噪声。尽管下面的描述主要是参考标识hss数据中的抖动给出的，但是本公开的实施例也可以标识生成的数据中的其他缺陷，诸如垂直噪声、相位噪声或其他缺陷，这些缺陷可能与来自电力递送网络的噪声相关。
32.一般而言，用于标识psij的测量仪器包括一个或多个输入或通道，用于接受来自被测设备(dut)的要测量或测试的信号。下面参考图11描述一个示例仪器。在本示例中，dut是一种生成高速串行数据的设备。操作员配置测量仪器来测量要测试的输入信号的参数。在本示例中，操作员对仪器进行配置，以确定电源噪声(诸如纹波、电压漂移或其它可检测到的伪影)是否贡献于高速串行数据上的噪声。在一些实施例中，操作员可以使用编程命令对测量仪器进行编程。在下面描述的其他实施例中，操作员使用测量仪器的显示屏幕上的gui来执行设置并引导生成hss数据的dut的测试，使得用户可以容易地确定hss数据上的噪声是否源自电源。
33.图3a图示了呈现给测试和测量设备的用户或操作员的向导式过程流中的第一屏幕或菜单302。在该示例中，测量设备耦合到包括一个或多个电力轨以及一个或多个用于测试的hss数据生成器的dut。在菜单302的第一窗口中，操作员选择电力完整性(pi)测试配置。在pi配置中，操作员然后选择要测量的特定电力轨源通道，并输入dut中电力轨的总数。在图示的示例中，测试的电力轨在通道1上，并且有4个电力轨。操作员可以在菜单302内的标记窗口中标记测试。一旦使用菜单302的配置完成，用户就可以选择启动向导按钮来开始下面描述的向导式过程流。
34.图3b示出了帮助用户分析电力完整性的经启动的pi向导窗口304。经启动的pi向导之后是pi向导电力轨配置菜单306，如图3c中所图示的。在pi向导电力轨配置菜单306中，
用户定义电源的类型，诸如指定电源信号是作为侵害者还是作为受害者来影响hss信号。在所图示的实施例中，用户已经定义电源信号作为侵害者影响hss信号。
35.图3d中所图示的电力轨配置菜单308允许用户选择电力轨源通道，并为施加到电力轨的人工周期性噪声配置纹波频率。该施加的噪声可以通过测量仪器在dut的其他组件中可标识，这有助于确定dut中可能影响总体性能的噪声组件的源。具体地，还可以分析由电路生成的hss数据，以确定在hss数据中是否发现施加到电源的噪声。向电力轨施加周期性噪声会在配电系统中生成畸变，用户可以对其进行测试，以确定hss数据中的pj是否是由配电系统引起的。在一些实施例中，在测试期间，没有外部噪声或纹波被施加到电源，而是代替地，配电网络上自然存在的噪声足以用于分析。在任一情况下，上面的工作流过程允许用户测试所配置的电力轨中的显著噪声频率与hss数据之间的相关性。返回参考图3d的菜单308，所选择的电力轨通道被配置用于分析hss数据上的psij。电力轨的纹波频率可以自动或手动配置。在手动模式下，用户测量耦合到测量仪器所选输入通道的电力轨源的噪声(诸如纹波)的频率。如果纹波在测量的dc电压上是显著的，则它在测量仪器看来是ac分量，如图4中所示，图4图示了在测量仪器上示出的示例测量屏幕400。用户可以使用例如示波器光标410、412手动测量该频率。测量纹波频率的另一个过程是开启电力轨源通道上的math fft，并标识基波分量之后的主频率，如图4中用绘图光标420突出显示的。该测量值可以作为手动模式下的纹波频率输入到菜单308(图3d)中。在一个实施例中，使用math fft的主频标识可以是自动的。替代地，用户可以通过从描述包括hss数据生成器的dut的数据单中选择频率值，来在手动配置中输入菜单308中的值的频率值。
36.在用户已经使用菜单302-308配置了电力轨之后，接下来用户使用菜单310、312、314和316配置hss数据测试参数，分别在图3e、3f、3g和3h中图示。这些菜单310-316仍然是向导流程的一部分，以帮助用户在测试和测量设备上进行自动化测试。在菜单310中，选择在其上串行数据可能受电源上的噪声影响的源通道。在所图示实施例中，hss数据是在测量仪器的通道2上接收的。hss数据源的这种测试有助于用户标识来自电力轨的噪声是由开关引起的，还是存在源自电源的另一个源。此外，在串行数据配置菜单310中，用户可以依据时间段和周期性抖动的最大频率来录入pj阈值。这种pj配置允许测量仪器考虑比pj阈值时间段更长并且等于或低于最大pj频率值的所有pj分量。在一个实施例中，指定电力轨pj频率的频率上限以及pj的时间阈值有助于标识电力轨噪声是来自开关还是源自电源。通常，最大pj频率极限取决于设计中使用的调节器的开关频率知识。在一个实施例中，pj频率的上限可以小于10mhz。
37.尽管菜单310仅标识单个hss数据源，即通道2，但是本公开的实施例可以指定两个hss数据源，诸如图3f的菜单312中所图示。如果用户将测量仪器配置为具有单个hss源，则用户可以将菜单中的第二串行数据源窗口设置为“无”，如菜单310中所图示。在这种单源测量中，测量仪器采用全带宽(bw)测试。当两个源用于测量时(诸如在菜单312中)，仪器计算数学差分波形作为两个指定源的差。
38.接下来，在图3a-3k中描述的向导式流程中，菜单314提示用户为驱动高速串行数据的时钟配置时钟恢复信息，如图3g中所图示。具体地，用户录入关于信号类型、模式检测、时钟边沿和数据速率的信息，如图3g的菜单314中所图示。信号类型可以是数据、时钟或自动。模式检测可以是自动或手动检测的。用户可以指定检测时钟的上升沿、下降沿或上升沿
和下降沿这两者。诸如5gb/s的数据速率也由用户在菜单314中指定。通常，建议恒定时钟恢复(ccr)方法，使得测量时间间隔误差(tie)——即观察到的时钟边沿与其预期边沿之间的时间差测量——包括测量周期性抖动的所有分量。
39.在菜单314中录入时钟恢复信息之后，用户可以按下菜单316中的自动设置按钮(图3h)，以自动设置测量仪器，用于测量所选择的一个或多个电力轨上的电压纹波(称为ps纹波)，以及用于测量所选择的hss数据通道上的tie。具体地，按下菜单316中的自动设置按钮基于电源和hss配置的用户输入在诸如示波器的测量仪器上设置参数。例如，设置参数包括具有最佳v向比例的电力轨源上的电压偏移值，因此纹波很明显。还设置水平时基，其中采样率基于在菜单314中录入的hss数据速率。触发也在仪器中自动设置，其来源于hss波形。
40.图5图示了在通过菜单316被设置并进行一组初始测量之后的测量仪器的示例显示500。显示500可以示出在测量仪器的主显示器上，或者呈现在远程显示器上。一般而言，在显示500的顶部呈现所选择的一个或多个电力轨的ps纹波测量的频谱图显示510，而在显示500的下部呈现所选择的hss数据的tie测量的频谱图显示520。通过在相同的频率跨度上映射测量，使两个测量相关。换句话说，tie频谱520重叠在电源频谱510上。这种相关显示使用户直观地将重叠的主要电力分量相关，示出为串行数据上的抖动分量。在一个实施例中，频谱重叠图具有缩放的灵活性，并且还允许用户设置水平轴范围，从而产生更好的视觉。这种频谱表示包括所有pj分量和谐波，并且允许用户分析和捕获电源中存在的抖动。在重叠的频谱中(诸如在图5的输出500中所图示)，相同频率处的所有ps和tie相关分量被记录并显示给用户。尽管显示520示出了hss数据的tie，但是也可以测量和示出hss数据信号的其他特性，例如诸如其他形式的抖动以及垂直噪声和/或相位噪声。
41.本公开的实施例包括基于向导的流程自动建议方法和特定参数的能力，以减少或最小化在先前步骤中由仪器测量的周期性抖动。如图3i的菜单320中所图示，基于向导的流程允许用户应用滤波器或滤波技术，以从串行数据中移除特定的pj分量，并在应用了滤波器之后重构hss数据输出。在图3j的菜单322中，基于向导的流程自动确定应用于hss数据的陷波滤波器的参数，使得用户可以可视化如果配电网络供应的电力将具有低噪声水平，数据将看起来是什么样子。或者，也如菜单322中所图示，通过取消选中“自动”框，用户可以录入特定的开始和停止频率，使得仪器可以将匹配所录入频率的适当陷波滤波器应用于hss数据。这给予用户对hss数据电路进行有效电路设计的强大工具，这有效地从hss数据波形中消除psij，并且然后重构hss数据波形供用户查看。基于向导的流程的最终菜单324出现在图3k中，其中该仪器向用户提供在应用了陷波滤波器之后是否以眼图、频谱重叠显示或直方图的形式查看重构的hss数据的结果的选择。
42.图6a和6b中图示了图示增加的裕量的示例眼图。具体地，图6a的显示屏600包括具有开口610的眼图，该显示屏600可以是用于测量psij的测量设备的示例输出显示，如上所述。显示屏600上的眼图是在应用了任何陷波滤波器之前hss数据的眼图。如上所述，在陷波滤波器应用于hss数据之后，在图6b的显示屏601上图示了新的眼图，其具有开口611。如通过查看看出的，图6b的眼图中的眼开口611大于图6a的眼图中的眼开口610。如上所述，图6a和6b的眼图之间的开口大小的增加是由于在hss数据中对陷波滤波器的应用。具体地，图6a的眼图是没有任何滤波的基本hss数据的图，而图6b的眼图是应用了陷波滤波器之后的基
本hss数据的图。应用陷波滤波器通过移除或降低电源引起的psij而改进hss数据信号的质量。除了查看图6a和6b之间的眼图改变之外，由仪器测量的抖动测量数据也可以显示在测量显示块620、621中，在显示600、601的右下侧图示。
43.直方图也分别在图6a和6b中的示例屏幕600、601中被图示为窗口。具体地，每个示例屏幕600、601的左上角的窗口生成从应用了陷波滤波器之前(图6a)和之后(图6b)的hss数据中取得的tie的直方图。更特别地，图6a的tie直方图630展示了许多不同的数据尖峰，其指示应用于电力轨的纹波的谐波。注意，纹波如何出现在hss数据的tie中，这意味着在本设计中，电源上的噪声对最终hss数据具有直接影响。图6a的tie直方图631图示了在应用了滤波器之后hss数据的tie，其模拟了psij的移除。因此，使用如上所述的这些工具的设计者能够容易地确定电力轨上的噪声与其对所生成的hss数据上的最终影响之间的联系。通过对试生产设计执行这种分析，设计者可能发现特定设计容易受到入侵噪声、串扰或耦合噪声的影响。那么设计者可以进行调整，以强化设计来抵抗这样的噪声源。
44.图7a和7b图示了示例显示屏700、701，其也可以呈现在根据实施例的测试设备的显示器上，以图示移除psij之前和之后的眼图和频谱图显示。图7a的显示屏700在最左的显示窗口上包括两个眼图。标号710和711图示了如何通过应用陷波滤波器来张开眼宽度。附加地，显示屏700图示了hss数据的频谱视图中的psij尖峰730，而标号731图示了应用陷波滤波器如何显著降低尖峰。类似于图6a和6b的显示600、601，显示屏700包括测量显示块720，其示出了应用陷波滤波器之前和之后的测量数据。图7b包括与图7a类似的显示，但是进一步示出了用户如何使用本公开的实施例定制显示以可视化测量数据。
45.在一个实施例中，测量仪器可以计算并示出眼睛张开改进的百分比，这被称为裕量改进。这种裕量改进分析涉及比较应用了滤波器之前和之后的眼图张开大小，模拟psij移除。裕量改进可以显示在结果标记中，该标记可以示出在显示屏上。具体地，如等式1和2中所示，可以确定眼睛宽度(ew)和眼睛高度(eh)方面的改进。
46.等式(1)：
47.等式(2)：
48.改进百分比中的一个或两个可以示出在测量仪器的显示器上，诸如显示在图8中所图示的显示屏800上。
49.从上文可以看出，使用参考图3a-3k描述的向导式流程，用户可以被引导通过测量psij并确定它如何影响hss数据生成设备的性能的过程。此外，向导式流程可以自动或允许用户手动设置各种陷波滤波器的参数，当应用于hss数据波形时，这些参数模拟hss数据在没有psij的情况下将会如何出现。
50.图9a-9g中图示了用于测量hss数据生成电路的psij的新的非引导菜单工作流过程，其示出了可以在测量仪器的显示器上呈现的各种菜单。用户与非引导菜单交互，以设置和配置测量仪器来测量psij，并确定hss数据上以tie形式的测量噪声是否与测量的psij相关。非引导工作流与上面参考图3a-3k描述的向导式工作流并行并从用户接收相同或相似的信息，但是，在非引导工作流中，设置过程由用户引导，而不是由测量仪器呈现。
51.图9a中的菜单902图示了用于测量psij的电源设置，而菜单904(图9b)图示了电力轨配置窗口，其中用户可以配置电源的类型、标签、轨数、纹波频率和电力轨源。图9c示出了
允许用户配置高速串行数据源通道以及pj阈值和最大pj频率的菜单906。图9d中所图示的菜单908允许用户配置时钟恢复信息，诸如信号类型配置(数据、时钟、自动)、时钟边沿(上升、下降、两者)、模式检测(自动或手动)，并指定hss数据的数据速率。图9e中的菜单910为用户提供了指定模式类型(重复、任意)以及模式长度的能力。接下来，图9f中的菜单912图示了抖动抑制配置，如上所述，该配置将滤波器应用于hss数据。菜单912允许用户通过录入中心频率和频率跨度来手动配置滤波器参数，或者用户可以选择自动配置。图9g图示了菜单914中的自动设置配置，用于针对每个ps和hss通道设置测量仪器，诸如示波器。菜单916还允许用户通过使用眼图、重叠(ps和tie)频谱或tie直方图选择输出来选择psij和hss数据的分析输出。上面参考图6a、6b、7a和7b描述了示例眼图。上面参考图5描述了重叠的ps和tie频谱。
52.除了如图5-7中所图示的测量的图形表达之外，非引导工作流还可以产生结果窗口(诸如图8的窗口800)，以将测量数据的改进直接传达给用户。
53.在图3a-3k的向导式工作流和图9a-9g的非引导工作流这两者中描述的上述过程可以通过方法、诸如并入了图10中所图示的示例操作的那些方法来实现。
54.在图10中，根据本公开的实施例的示例过程1000开始于操作1002处初始化和设置测量设备，诸如示波器。示例初始化操作包括设置电源值和配置一个或多个源通道，以测量和标识被测量电路设计的psij。设置另一个通道来标识要测量的hss数据的源。然后，在操作1004处，由仪器测量指定/测量的纹波频率处的电力轨源上的电压纹波或其他噪声，并将其记录为ps纹波。在操作1006处，该仪器从hss数据输入通道生成hss波形，并且然后从hss波形产生tie频谱。这样的tie频谱的示例在图5的下部图示。接下来，在步骤1008，仪器从电源输入通道生成频谱视图，其中中心频率被设置为指定的纹波频率(ps_spectra[])，其可能已经在操作1004中被指定或测量。接下来，操作1010通过检查pj阈值(pj_threshold(y))和最大pj频率(pj_freq_max(x))值之间的hss tie频谱值，将在操作1004中测量的电源纹波(ps纹波)与根据hss tie测量确定的周期性抖动(pj)相关。然后，过程1000继续到操作1012，操作1012是确定在hss数据中是否也感测到电源组件中的相同频率的噪声的比较。如果是这样，那么整个电路设计容易受到电源上贯彻到最终的hss数据输出的噪声的影响。如果电源上感测到的频率与最终hss数据输出之间没有太大的相关性，则整个电路设计不太容易受到电源上影响hss数据输出的噪声的影响。更具体地，操作1012中的比较评估用户指定的最大pj阈值和pj阈值频率的tie频谱。操作1012包括两个独立的准则。当在当前测试中由测量设备记录的所有tie频谱小于或等于用户在操作1004中指定的最大pj频率时，满足操作1012的第一准则。当测量设备记录的每个tie频谱小于或等于用户指定的pj阈值时，满足操作1012的第二准则。如果操作1012的两个准则都满足，则过程1000继续到操作1014，其中过程1000记录满足操作1012中指定的准则的所有tie频谱分量。相反，如果不满足操作1012的准则中的任一个，则过程1000继续到操作1020，在操作1020，用显示通知用户，诸如“错误
‘
不能标识有效的电源噪声
’”
。换句话说，如果过程1000到达操作1020，则该过程使用操作1012中概述的测试来确定在hss数据中没有感测到的噪声(或者没有足够大的噪声量)可以追溯到来自电源的噪声。
[0055]
返回参考操作1014，在该操作中，记录满足操作1012中指定准则的当前测试的所有tie频谱分量。然后，操作1016将操作1014中记录的ps频谱频率(ps_spectra[])与操作
1006中记录的tie频谱频率(tie_spectra[])进行比较。如果对于这些ps和tie分量在相同的频率处存在共性，则在操作1022处记录所有相关分量。并且，如果ps和tie分量中没有一个具有共同的频率，则过程1000前进回到操作1020，其中向用户提供错误或其他解释性消息。当过程1000到达操作1020时，即，当在任何公共频率处的hss数据中没有发现电力轨上的噪声(诸如抖动)时，过程1000在操作1030处终止。相反，如果发现电力轨上的噪声(诸如抖动)与在hss数据上发现的噪声相关，则过程1000生成新的hss数据信号，即如果去除噪声，hss数据将会是什么样子。具体地，当在hss数据中发现电力轨上的噪声时，在操作1024中，仪器将诸如陷波滤波器之类的滤波器应用于纹波频率，并重构hss数据波形。然后，操作1026在测量仪器的输出显示器上或其他地方绘制该重构的hss数据波形，以向用户示出hss数据如何利用应用陷波滤波器而得到改进。如上所述，这些结果可以在眼显示或直方图(上面参考图6a、6b、7a和7b描述两者)或重叠频谱(上面参考图5描述)中示出给用户。此外，这样的改进的结果可以在数据显示中示出给用户，诸如图8中所图示。
[0056]
如上所述，当测量仪器确定由仪器从电源生成的ps频谱和由仪器从hss数据生成的tie频谱分量出现在相同的频率处时，这指示抖动是由于电力轨噪声引起的。尽管在上面的用于分析hss数据的示例中描述了tie频谱值，但是本公开的实施例可以在相关分析中使用其他类型的抖动或噪声值。使用本公开的实施例，设计工程师可以修改电路设计以使相关性最小化。进一步地，本公开的实施例提供了通过生成输出数据信号的眼图来量化电路改进的能力。该眼图示出了一旦从设计电路中移除抖动，干净的模拟将看起来是什么样子。由此，所提出的解决方案将导致设计改进的高速串行系统。
[0057]
所提出的方法和装置的优点之一是，设计工程师可以修改配电网络设计，以在非常早期的阶段减少来自电路的电源诱发的抖动。另一个优点是，设计工程师将在其原型的其初始阶段期间进行pi侧硬件设计改变之前，具有洞察，并且因此具有信心。
[0058]
图11是用于实现如本文所公开的本公开的实施例的示例性测试和测量仪器1100(诸如，示波器)的框图。测量仪器1100可以是上述测量仪器的示例。测试和测量仪器1100包括一个或多个测试端口1102，其可以是任何电信令介质。测试端口1102可以包括接收器、发射器和/或收发器。测试端口1102用于从诸如dut 1101、电路、分立设备或设备集、或其它被测试对象的附接设备接收信号。在一些实施例中，dut 1101是hss数据生成设备，其中其电力轨以及hss数据耦合到测试端口1102。每个输入端口1102可以表示测试和测量仪器1100的通道。如上所述，来自dut 1101的一个或多个电力轨可以通过一个或多个通道耦合到仪器1100，并且一个或多个hss数据输出可以通过其他通道耦合到仪器1100。该仪器可以并行(即，同时)接收这些多个通道用于测试。输入端口1102与一个或多个处理器1116耦合，以处理在端口1102处从一个或多个被测设备1101接收的信号和/或波形。尽管为了便于说明，在图11中仅示出了一个处理器1116，但是如本领域技术人员应当理解的，可以组合使用不同类型的多个处理器1116，而不是单个处理器1116。
[0059]
输入端口1102和一个或多个处理器1160也可以连接到测试仪器1100内的测量单元1120。测量单元1120可以包括单独的功能以执行上述测量和相关操作。例如，测量单元1120可以包括能够在时域和频域中的任一个或两者中测量经由输入端口1102接收的信号的各方面的任何组件或操作。例如，测量单元可以包括用于测量纹波、用于从所接收的hss数据创建tie频谱、以及用于如上所述从pj数据创建频谱的功能或过程。一旦这些测量功能
完成，所述一个或多个处理器1116就可以针对从dut 1101进行的测量来协调和评估这些测量功能。
[0060]
可视化单元1130组装从由测量单元1120进行的测量和分析生成的各种显示，并且将它们发送到显示器1112以用于在仪器1100上示出。在一些情况下，显示器可以远离仪器1100本身。可视化可以包括诸如眼图、一个或多个频谱(包括来自跨相同频率范围上对准的两个或更多个测量的频谱)、直方图和可以数字形式呈现测量数据的数据报告之类的显示。在上面详细描述并说明了这些可视化类型中的每一种。
[0061]
进一步地，滤波功能1140也可以如上所述操作，其中，滤波功能对特定频率处的特定波形应用滤波器。此外，如上所述，该滤波具有模拟减小某些分量对彼此可能具有的影响(诸如影响hss数据的电力轨上的噪声)的结果的效果。
[0062]
测试和测量仪器1100可以包括附加的硬件和/或处理器，诸如调节电路、模数转换器和/或其他电路，以将接收的信号转换成用于进一步分析的波形。所得到的波形然后可以被存储在存储器1110中，以及显示在显示器1112上。
[0063]
所述一个或多个处理器1116可以被配置为执行来自存储器1110的指令，并且可以执行由这样的指令所指示的任何方法和/或相关联的步骤，诸如向根据本公开的实施例的耦合设备显示所测量的值。所述一个或多个处理器1116可以执行在上面参照测量单元1120、可视化单元1130或滤波器1140所述的功能，或者所述一个或多个处理器1116可以与又另外的处理器结合工作以执行这样的功能。存储器1110可以被实现为处理器高速缓存、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、固态存储器、(一个或多个)硬盘驱动器或任何其它存储器类型。存储器1110充当用于存储数据、计算机程序产品和其它指令的介质。
[0064]
用户输入1114耦合到所述一个或多个处理器1116。用户输入1114可以包括键盘、鼠标、轨迹球、触摸屏和/或由用户利用显示器1112上的用户界面可采用的任何其它控制部。显示器1112的用户界面可以向用户呈现上述向导式工作流或非引导工作流。显示器1112可以是数字屏幕、基于阴极射线管的显示器或向用户显示波形、测量和其他数据的任何其他监视器。尽管测试仪器1100的组件被描绘为集成在测试和测量仪器1100内，但是本领域普通技术人员应当领会，这些组件中的任何一个都可以在测试仪器1100的外部，并且可以以任何常规方式(例如，有线和/或无线通信介质和/或机制)耦合到测试仪器1100。例如，在一些实施例中，显示器1112可以远离测试和测量仪器1100。
[0065]
本公开的各方面可以在特别创建的硬件、固件、数字信号处理器或包括根据编程指令操作的处理器的特别编程的计算机上操作。本文使用的术语“控制器”或“处理器”旨在包括微处理器、微型计算机、专用集成电路(asic)和专用硬件控制器。本公开的一个或多个方面可以体现在由一个或多个计算机(包括监视模块)或其他设备执行的计算机可用数据和计算机可执行指令中，诸如一个或多个程序模块中。通常，程序模块包括例程、程序、对象、组件、数据结构等，其在由计算机或其它设备中的处理器执行时执行特定任务或实现特定抽象数据类型。计算机可执行指令可以存储在诸如硬盘、光盘、可移动存储介质、固态存储器、随机存取存储器(ram)等的计算机可读存储介质上。如本领域技术人员应当领会的，程序模块的功能可以根据期望在各个方面中组合或分布。此外，功能性可以全部或部分体现在诸如集成电路、fpga以及诸如此类的固件或硬件等同物中。特定数据结构可意用于更有效地实现本公开的一个或多个方面，并且这样的数据结构被设想在本文所述的计算机可
执行指令和计算机可用数据的范围内。
[0066]
对本发明的前述描述仅仅是为了说明本发明，并且不旨在是限制性的。由于本领域技术人员可以想到合并有本发明实质的所公开的实施例的修改，本发明应当被解释为包括本发明范围内的所有内容。
[0067]
在以下描述中，出于解释的目的，阐述了特定细节以提供对本公开的理解。然而，对于本领域的技术人员应当显而易见的是，本公开可以在没有这些细节的情况下实践。本领域技术人员应当认识到，本公开的实施例(其中的一些将在下文中描述)可以被并入到许多系统中。
[0068]
然而，系统和方法不限于本文所述的特定实施例。此外，各图中所示的结构和设备是本公开的示例性实施例的说明，并且是为了避免使本公开模糊。
[0069]
应该注意的是，该描述仅仅说明了本发明的原理。因此，应当领会的是，本领域技术人员应当能够设计出各种布置，尽管本文没有明确描述，但是所述布置体现了本发明的原理。更进一步地，本文列举的所有示例主要明确地旨在仅用于解释目的，以帮助读者理解本发明的原理和由发明人贡献的概念，以促进本领域，并且应当被解释为不限于这样具体列举的示例和条件。此外，本文中列举本发明的原理、各方面和实施例以及其特定示例的所有陈述旨在涵盖其等同物。
[0070]
示例
[0071]
在下面提供本文所公开的技术的说明性示例。技术的配置可以包括以下描述的示例中的任何一个或多个以及其任何组合。
[0072]
示例1是测试和测量仪器中的方法，包括测量电源的输出处的噪声，测量由耦合到电源的数据生成电路产生的串行数据信号的抖动，以及将从电源测量的噪声与串行数据信号的抖动相关。
[0073]
示例2是根据示例1的方法，进一步包括：在跨越频率范围的所测量的噪声的频域中生成第一频谱图显示；在跨越相同频率范围的所测量的抖动的频域中生成第二频谱图显示；在输出显示屏上呈现第一频谱图显示和第二频谱图显示。
[0074]
示例3是根据示例2的方法，其中频率范围是用户指定的。
[0075]
示例4是根据任何前述示例的方法，其中将从电源测量的噪声与串行数据信号的抖动相关，包括通过频率范围搜索电源的输出的噪声分量，通过相同频率范围搜索串行数据信号的抖动分量，以及确定频率范围内的特定频率，针对所述特定频率，电源的输出的噪声分量超过第一阈值，并且针对所述特定频率，串行数据信号的抖动分量超过第二阈值。
[0076]
示例5是根据任何前述示例的方法，进一步包括在特定频率处向电源施加所生成的应力信号。
[0077]
示例6是根据任何前述示例的方法，其中测量电源的输出处的噪声包括测量纹波。
[0078]
示例7是根据任何前述示例的方法，其中测量串行数据信号的抖动包括测量时间间隔误差。
[0079]
示例8是根据任何前述示例的方法，进一步包括测量串行数据信号的垂直噪声，以及将从电源测量的噪声与串行数据信号的垂直噪声相关。
[0080]
示例9是根据任何前述示例的方法，进一步包括将陷波滤波器应用于所述串行数据信号，以生成经滤波的串行数据信号，以及显示经滤波的串行数据信号的视觉输出。
[0081]
示例10是根据示例9的方法，其中陷波滤波器的参数由测试和测量仪器的用户可配置。
[0082]
示例11是根据示例9的方法，其中显示经滤波的串行数据信号的视觉输出包括生成经滤波的串行数据信号的眼图，生成经滤波的串行数据信号的频谱图显示，或生成经滤波的串行数据信号的直方图。
[0083]
示例12是根据示例9的方法，进一步包括在应用陷波滤波器之前显示串行数据信号的视觉输出。
[0084]
示例13是根据示例9的方法，进一步包括进一步包括确定在应用陷波滤波器之前和之后从串行数据信号产生的眼图的开口增加量，并且在显示器上呈现确定的改进量。
[0085]
示例14是根据任何前述示例的方法，其中将从电源测量的噪声与串行数据信号的抖动相关包括将在特定频率处从电源测量的纹波与串行数据的时间间隔误差进行比较。
[0086]
示例15是根据示例14的方法，其中在所述相关中仅使用从电源测量的大于纹波的阈值量的纹波。
[0087]
示例16是根据任何前述示例的方法，其中在所述相关中仅使用从电源测量的小于预定义频率的纹波。
[0088]
示例17是根据任何前述示例的方法，进一步包括向测试和测量仪器的用户呈现交互式屏幕序列。
[0089]
示例18是根据示例17的方法，其中所述交互式屏幕序列从用户接受电压纹波频率，并且其中以所接受的纹波频率向电源施加电压纹波。
[0090]
示例19是根据示例17的方法，其中测试和测量仪器被耦合到包括电源和数据生成电路的被测设备，并且其中所述交互式屏幕序列接受来自定义被耦合到电源的测试和测量仪器的输入通道的用户的输入，并且接受来自定义数据生成电路的输入通道的用户的输入。
[0091]
示例20是测试和测量系统，包括：要测试的被测设备(dut)，所述dut包括电源和使用由电源供应的电力的串行数据生成器；以及测试和测量仪器，耦合到dut并且包括用于从dut的电源接收电源信号的输入通道，用于接收由dut生成的串行数据信号的另一输入通道，被构造为测量电源信号的噪声并测量由dut生成的串行数据信号的抖动的测量单元，被构造为将从电源测量的噪声与串行数据信号的抖动相关的处理器，以及被构造为示出所述相关的结果的显示器。
[0092]
示例21是根据示例20的测试和测量系统，其中所述相关的结果包括跨越频率范围的电源噪声的频域中的第一频谱图显示，以及跨越相同频率范围的抖动的频域中的第二频谱图显示。
[0093]
示例22是根据示例17的测试和测量系统，其中测试和测量仪器的处理器被构造为向串行数据信号应用陷波滤波器以生成经滤波的串行数据信号，并且其中显示器被构造为显示经滤波的串行数据信号的视觉输出。
[0094]
示例23是根据示例22的测试和测量系统，其中经滤波的串行数据信号的视觉输出包括经滤波的串行数据信号的眼图、经滤波的串行数据信号的频谱图显示或经滤波的串行数据信号的直方图。
[0095]
示例24是根据示例22的测试和测量系统，其中处理器被构造为确定在应用陷波滤
波器之前和之后从串行数据信号产生的眼图显示的开口增加量，并且其中显示器被构造为示出所述确定的结果。
[0096]
示例25是根据示例20-24中任一个的测试和测量系统，其中测试和测量仪器包括存储器，用于存储所述显示器上的与测量电源的噪声和串行数据信号上的抖动相关的交互式屏幕序列。
[0097]
所公开主题的先前描述的版本具有对普通技术人员来说已经描述或显而易见的许多优点。即使如此，这些优点或特征并非在所公开的装置、系统或方法的所有版本中都需要。
[0098]
附加地，该书面描述提及了特定特征。应当理解，本说明书中的公开内容包括这些特定特征的所有可能组合。当在特定方面或示例的上下文中公开特定特征时，所述特征也可以在尽可能的程度上在其他方面和示例的上下文中使用。
[0099]
此外，当在本技术中提及具有两个或更多个所定义的步骤或操作的方法时，所定义的步骤或操作可以以任何次序或同时执行，除非上下文排除了这些可能性。
[0100]
尽管为了说明的目的已经图示和描述了本发明的具体示例，但是应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以进行各种修改。因此，除了所附权利要求之外，本发明不应受到限制。

技术特征：
1.一种测试和测量仪器中的方法，包括：测量电源的输出处的噪声；测量由耦合到所述电源的数据生成电路产生的串行数据信号的抖动；以及将从所述电源测量的噪声与串行数据信号的抖动相关。2.根据权利要求1所述的测试和测量仪器中的方法，进一步包括：在跨越频率范围的所测量的噪声的频域中生成第一频谱图显示；在跨越相同频率范围的所测量的抖动的频域中生成第二频谱图显示；以及在输出显示屏上呈现所述第一频谱图显示和所述第二频谱图显示。3.根据权利要求2所述的测试和测量仪器中的方法，其中所述频率范围是用户指定的。4.根据权利要求1所述的测试和测量仪器中的方法，其中将从所述电源测量的噪声与所述串行数据信号的抖动相关包括：通过频率范围搜索所述电源的输出的噪声分量；通过相同频率范围搜索所述串行数据信号的抖动分量；以及确定所述频率范围内的特定频率，针对所述特定频率，所述电源的输出的噪声分量超过第一阈值，并且针对所述特定频率，所述串行数据信号的抖动分量超过第二阈值。5.根据权利要求1所述的测试和测量仪器中的方法，进一步包括在特定频率处向所述电源施加所生成的应力信号。6.根据权利要求1所述的测试和测量仪器中的方法，其中测量电源的输出处的噪声包括测量纹波。7.根据权利要求1所述的测试和测量仪器中的方法，其中测量串行数据信号的抖动包括测量时间间隔误差。8.根据权利要求1所述的测试和测量仪器中的方法，进一步包括：测量所述串行数据信号的垂直噪声；以及将从电源测量的噪声与串行数据信号的垂直噪声相关。9.根据权利要求1所述的测试和测量仪器中的方法，进一步包括：对所述串行数据信号应用陷波滤波器，以生成经滤波的串行数据信号；和显示经滤波的串行数据信号的视觉输出。10.根据权利要求9所述的测试和测量仪器中的方法，其中所述陷波滤波器的参数由所述测试和测量仪器的用户可配置。11.根据权利要求9所述的测试和测量仪器中的方法，其中显示所述经滤波的串行数据信号的视觉输出包括生成所述经滤波的串行数据信号的眼图、生成所述经滤波的串行数据信号的频谱图显示或生成所述经滤波的串行数据信号的直方图。12.根据权利要求9所述的测试和测量仪器中的方法，进一步包括在应用所述陷波滤波器之前显示所述串行数据信号的视觉输出。13.根据权利要求9所述的测试和测量仪器中的方法，进一步包括：确定在应用所述陷波滤波器之前和之后从所述串行数据信号产生的眼图的开口的增加量；以及在显示器上呈现所确定的改进量。14.根据权利要求1所述的测试和测量仪器中的方法，其中将从所述电源测量的噪声与
所述串行数据信号的抖动相关包括将在特定频率处从所述电源测量的纹波与所述串行数据的时间间隔误差进行比较。15.根据权利要求14所述的测试和测量仪器中的方法，其中在所述相关中仅使用从所述电源测量的大于纹波的阈值量的纹波。16.根据权利要求1所述的测试和测量仪器中的方法，其中在所述相关中仅使用从电源测量的小于预定义频率的纹波。17.根据权利要求1所述的测试和测量仪器中的方法，进一步包括向所述测试和测量仪器的用户呈现交互式屏幕序列。18.根据权利要求17所述的测试和测量仪器中的方法，其中所述交互式屏幕序列从用户接收电压纹波频率，并且其中所述电压纹波以所接收的纹波频率被施加到所述电源。19.根据权利要求17所述的测试和测量仪器中的方法，其中所述测试和测量仪器耦合到包括所述电源及所述数据生成电路的被测设备，并且其中所述交互式屏幕序列接受来自定义被耦合到所述电源的所述测试和测量仪器的输入通道的用户的输入，并且接受来自定义所述数据生成电路的输入通道的用户的输入。20.一种测试和测量系统，包括：要测试的被测设备(dut)，dut包括电源和使用由所述电源供应的电力的串行数据生成器；和测试和测量仪器，耦合到dut并且包括：输入通道，用于从dut的电源接收电源信号；另一输入通道，用于接收由dut生成的串行数据信号；测量单元，被构造为测量所述电源信号的噪声并且测量由dut生成的所述串行数据信号的抖动；处理器，被构造为将从所述电源测量的噪声与所述串行数据信号的抖动相关；和显示器，被构造为示出所述相关的结果。21.根据权利要求20所述的测试和测量系统，其中所述相关的结果包括：在跨越频率范围的电源噪声的频域中的第一频谱图显示；以及在跨越相同频率范围的抖动的频域中的第二频谱图显示。22.根据权利要求17所述的测试和测量系统，其中所述测试和测量仪器的所述处理器被构造为向所述串行数据信号应用陷波滤波器，以生成经滤波的串行数据信号，并且其中所述显示器被构造为显示所述经滤波的串行数据信号的视觉输出。23.根据权利要求22所述的测试和测量系统，其中所述经滤波的串行数据信号的所述视觉输出包括所述经滤波的串行数据信号的眼图、所述经滤波的串行数据信号的频谱图显示或所述经滤波的串行数据信号的直方图。24.根据权利要求22所述的测试和测量系统，其中所述处理器被构造为确定在应用所述陷波滤波器之前和之后从所述串行数据信号产生的眼图显示的开口的增加量，并且其中所述显示器被构造为示出所述确定的结果。25.根据权利要求20所述的测试和测量系统，其中所述测试和测量仪器包括用于存储所述显示器上的与测量所述电源的噪声和所述串行数据信号上的抖动相关的交互式屏幕序列的存储器。

技术总结
一种测试和测量仪器包括用于测量电源的输出处的噪声、测量由耦合到电源的数据生成电路产生的串行数据信号的抖动以及将从电源测量的噪声与串行数据信号的抖动相关的组件和方法。所述相关可以在频域中执行。所测量的噪声和所测量的抖动的频谱图可以被生成并呈现给用户。给用户。给用户。


技术研发人员：M
受保护的技术使用者：特克特朗尼克公司
技术研发日：2023.02.07
技术公布日：2023/8/9