如何使用 M8070A 系统软件控制实时示波器进行 BER测试
应用指南
使用 M8070A 软件控制实时示波器进行 BER 测试
32 GBd 以上的实时误码检测
本应用指南详细说明了如何使用 BER 测试解决方案中的 M8070A 系统软件，控制M8045A 码型发生器和 DSAZ634A Infiniium Z 系列示波器来执行 BER（比特误码率）测量。推出此解决方案的目的是实现 32 GBaud 以上数据速率的 BER 测量。本文解释了这种方法与传统 BER 测量方法之间的基本差别，两者都使用相同的 M8045A PG 来生成数据流，但传统方法使用 M8040A 高性能 BERT（比特误码率测试仪）来执行测量。文中首先说明了这个测试装置的硬件和软件配置，其中使用实时示波器作为码型捕获前端。
接下来讨论了 BER 的测量细节，包括各种数据速率下的 BER 变化，完成测量所需的时间，以及实时示波器的输入灵敏度。最后，我们详细对比了 BERT 和基于实时示波器的方法之间的差异。使用实时示波器和 M8070A 软件进行 BER 测量的配置最低要求为了将实时示波器与 M8070A 软件成功整合，必须保证满足以下要求。
- 支持的示波器型号：
- DSOZ634A
- DSAZ634A
- DSOX96204Q
- DSAX96204Q
- 示波器固化软件版本：06.10.00614 或更高版本
- 示波器需要以下许可证
- N5384A 串行数据分析（SDA）
- N8827A PAM-4 测量（PM4）
- N5461A 均衡（DEQ）
- M8070A 软件版本：4.0 或更高版本
硬件
在本应用指南中，使用码型发生器（PG）和示波器之间的直接环回配置来测量 BER，而没有使用真正的 DUT；因此，示波器直接获得由码型发生器生成的比特码型。此装置所需的硬件组件包括：上面提到的示波器型号之一、M8040A BERT 系列仪器中的M8045A 码型发生器（PG）和电缆附件。M8045A PG 通道 1 及其远程前端 M8057A 的差分输入通过 M8057A 连接到 DSAZ634A 示波器的 RealEdge 输入。
必须使用合适的电缆，以保证信号质量。我们建议使用 M8045A-801 1.85 mm（阳头）至 1.85 mm（阳头）短电缆、11900B 阴头至阴头适配器以及 M8046A-802 2.4 mm0.85 m 长配套电缆对的组合来连接远程前端和示波器。示波器和装有 M8045A PG 的 AXIe机箱都必须通过 USB 或 HiSLIP 端口连接到装有 M8070A 软件（4.0 或更高版本）的控制 PC。
软件
首次设置
首次进行设置时，我们需要采取一些额外的步骤。将实时示波器连接到 PC 后，从 IO Libraries Suite（IO 程序库套件）打开 Connection Expert，并检查是否显示示波器。如果连接成功，则应显示出示波器。单击左侧图标，右侧将显示示波器的所有详细信息。请将此仪器的签证别名更改为以下之一：RTS_PROXY, RTS_PROXY、RTS_PROXY_1、RTS_PROXY_2、RTS_PROXY_3 或 RTS_PROXY_4。完成此操作后，仪器即可成功集成到 M8070A 软件中。
正常设置
在 BER 测量期间以这种方式修改接口，不需要使用示波器的用户界面。M8070A 软件中包含了所有必要的控件。完成硬件连接后，启动 M8045A PG（AXIe 机箱）和示波器。两种仪器都需要经过一定的预热时间，才能达到正常的工作状态。在预热完它们之后，可以启动 M8070A 软件。在初始化过程中，该软件将配置 M8045A PG 和示波器。在深入探讨 BER 测试的细节之前，我们先来快速了解一下 M8070A 软件中包含的示波器控件。
成功启动 M8070A 后，转到 Modules View 选项卡，如上所示。我们可以看到 INF1 作为一个单独的模块显示，将示波器当成 M8040A 模块（例如 M8045A PG 或 M8046AED）。如图 3 所示，控件分为两个选项卡：Common 和 Data In。在 Common 选项卡中设置通用测量参数。如上所示，我们可以看到 Common 选项卡包含 Acquisition 和 Horizontal等子选项卡。Acquisition 子选项卡控制采集相关参数，如采样率、存储器深度等，还可以通过 Reconfigure 选项来重新配置示波器。如果将外部参考时钟应用于示波器，则Horizontal 子选项卡可以选择激活或取消激活此类参考输入。Data In 选项卡控制与示波器输入相关的参数。它包括 Acquisition、Clock、Equalization、Line Coding、Comparator 和 CDR（时钟数据恢复）等子选项卡。需要注意的一个重要特性是 Auto Alignment（自动校准）功能（在图 3 中 BER 结果旁边显示）。实时示波器没有此功能。
此功能与 M8040A 系列 BERT 的自动校准功能不完全相同，后者用于搜索最宽的眼图开启度，其电压阈值和采样点（时延）在眼图上方呈阶梯状显示。此处的自动校准功能可优化采样阈值、时延和均衡器。在开始测量之前或更改任何上述测量参数（例如数据速率、线路编码类型等）时，必须进行自动校准。例如，在一开始按照需要设置完所有选项后，点击自动校准，软件将通过调整时延和电压阈值自动找到开启度最宽的眼图，并将生成尽量低的 BER 测量结果。如果对输入数据执行均衡，则自动校准将首先优化未均衡的信号以找到最宽的眼图开启度，然后使用给定的参数集（例如抽头和预抽头）优化均衡过程，最后将重新优化均衡信号，以找到最宽的眼睛开启度。通过这种方式，自动校准可保证最佳的采样点和均衡器设置。我们还可以在 Comparator 和 Equalization 子选项卡中选择单独自动校准，以单独优化眼图开启度（时延和阈值）或均衡。
BER 测量
使用 M8040A BERT
传统的 BERT 使用较为直接的比特误码测试方法，即发送已知的比特码型并检查实时接收的比特，通过两者对比来计算误码率。然后由码型发生器、DUT 或时钟恢复单元为误码检测器提供时钟。
使用实时示波器（独立）
PAM-4 信号的 BER（比特误码率）和 SER（符号误码率）测量在采集中不但需要时钟恢复，还需要同样重复的比特码型的至少两个无误码副本。通常使用 PRBS 测试码型。示波器将这些副本存储到存储器中，然后将后面测得的比特码型与这些保存的码型进行比较，从而确定 BER。此功能不适用于 NRZ 码型，而且采集存储器也限制了码型的长度。BER 测量分为两种方式：单次采集 BER：每次采集输入比特码型时的 BER 值；累积 BER：到目前为止所有采集的总 BER 值。
使用由 M8070A 控制的实时示波器
这种方法使用 M8070A 软件来控制实时示波器。在这种情况下，实时示波器仅用于捕获信号并将其转换为符号级（相当于数字化仪），与预期码型的比较由 M8070A 完成。与使用示波器作为误码检测器的方案相比，这种方法的主要优点是：
- 与预期码型比较而不是与存储的码型比较（如果使用实时示波器，那么存储的码型可能已经存在系统误码）。
- 它也适用于较长的 PRBS 码型（例如 PRBS 2^31 或 QPRBS31）。
- 它既适用于 NRZ，也适用于 PAM-4（实时示波器仅支持 PAM-4）。
- 它可以使用 M8070A 中的所有测量功能，例如抖动容限测量。
- 在讨论了测量 BER 的方法之后，现在让我们看看如何使用 M8070A 软件控制实时示波器进行 BER 测量。
测量累积 BER
如上所述，累积 BER 是到当前测量为止所有采集的 BER 之和。为了保证我们的系统能够将 BER 保持在特定阈值以上，需要定义一个目标 BER。目标 BER 是仪器（DUT）预期实现的指定 BER。换句话说，它是以特定值为目标的 BER；如果测量得出的 BER 小于目标 BER，即表示系统达到了规定的 BER。详细的 BER 测量方法侧重于在各种参数下测量 BER，由于它们都把重点放在测量指定时间间隔甚至是无限时间间隔的 BER，因此可以被视为累积 BER 测量的一部分。
有三种方法可以进行详细的 BER 测量：完整持续时间的 BER 测量、合格/不合格类型的 BER 测量，以及给定比特数的 BER 测量。所有这些选项都可以在 Accumulation End子选项卡下找到。在完整持续时间 BER 测量中，您可以进行测量，并绘制指定时间范围内（累积持续时间）的结果图形。在合格/不合格测量中，您可以指定目标 BER，然后一直执行 BER 测量，直至达到指定目标 BER 的指定置信度。所实现的置信度与相比较的比特数之间存在统计关系（目标 BER 为 1E-6 时达到大约 95％ 的置信度需要检查300 万比特）。随着比较的比特数增加，置信度也会升高，直到遇到误码。如果遇到了误码，置信度会降低，同时测量继续执行。如果误码太多，以至于永远无法达到指定的置信度（换句话说，测得的 BER 大于目标 BER），则认为测量失败。通过指定累积持续时间，也可以限制这种 BER 测量的时间长度。在这种情况下，如果在指定的时间间隔内未能达到要求的置信度，则此测量也被认为失败。在第三种 BER 测量中，比较指定数量的比特并显示 BER。
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