什么是比特误码率测试仪？基础知识系列
白皮书
什么是比特误码率测试仪？基础知识系列
比特误码率测试仪（BERT）是一种测量数据传输系统中的比特误码率（BER）的电子测试设备，其中还包含码型发生器和误码检测器。半导体、计算机、存储和通信行业经常使用 BERT 对 ASIC、元器件、模块和线卡的高速通信端口进行设计验证、表征、一致性测试和制造测试。
Keysight M8040A
BERT 专为研发和测试工程师设计，帮助他们表征具有串行 I/O 端口的芯片、器件、收发信机模块和子元器件/电路板/系统，串行 I/O 端口的符号速率最高可达 32 和 64 GBaud。
BERT 测量什么？
将数据从一个位置传输到另一个位置时，由于受到各种因素（包括信噪比、失真和抖动）的影响，可能会产生错误。能够测量这些错误，对于理解数字传输系统的质量至关重要。一种方法是测量比特误码率，或者叫 BER。
通过将发送的比特序列与接收到的比特序列进行比较，计算出错误的比特数，即可计算出 BER。接收的错误比特数与接收的总比特数之比就是 BER。BERT 用于测量数字传输系统的比特误码率。过去，BERT 一般用于表征发送和接收物理层性能。但是这个测试逐渐变得更关注用 BERT 提供的极限信号来测试接收端。测试结果还可以衡量总体抖动、抖动容限、干扰容限和接收机灵敏度等指标。
BERT 如何测量比特误码率？
为了完全理解比特误码率测试仪的工作原理，让我们先看下图。码型发生器和误码检测器均由同一个内部时钟源驱动。码型发生器将恰好选择的码型发送到被测器件（DUT）的接收机将数据发送回 BERT 误码检测器。BERT 接下来就能够计算与发送和接收的比特数有关的误码率（即比特误码率）。
码型发生器
码型发生器将定义的测试码型发送到被测系统。码型发生器能够以多种数据速率（从千兆速到干兆速率）提供信号。码型也可以是数据包，它们将与误码检测器接收的数据包进行比较。码型发生器会使用选定速率或者由独钟信号创建这个测试码型，并将其发送到 DUT。更高端的码型发生器（多千兆比特）除了具有加重和抖动注入功能外，还提供时钟源。
时钟源
时钟源用于同步码型发生器和误码检测器。BERT 具有非常精确的时基和时钟电路。这些电路由内部时钟或外部时钟控制。通常，可以将频率较低的参考时钟应用于 BERT，然后使用 BERT 的时乘法锁相环将其倍频至目标数据速率。
码型发生器和误码检测器以相同的时钟速率工作，它们之间的相位关系必须稳定。要保证这一点，最好是将码型发生器的时钟用作误码检测器的时钟源。两个器件的物理距离很近时，采用这种方法非常容易，因为它们之间可以直接建立电气连接。但是当码型发生器和误码检测器分别位于传输链路的相反端时，可能无法直接连接。在这种情况下，必须从误码检测器接收到的数据中直接恢复误码检测器的时钟信号。但是，如果被测系统有重复计时电路，那么会使用其内部时钟对误码检测器输入端接收到的码型进行采样。采样点应位于眼图中心，采样时钟和数据码型之间的相位应对齐。如果数据码型上有抖动，这是一个很好的经验建议。此外，数据和时钟信号的抖动相位应对齐，以免因时钟错调而导致数据出错。
误码检测器
误码检测器使用内置的生成器来生成与码型发生器发送的测试码型完全一致的码型。然而，它将每个接收到的比特与内部生成的码型进行比较。每当接收到的比特与己知的发送比特不同时，误码检测到错误。理想情况下，进入误码检测器的码型和码型生成器的输出端吻合无误。这是 BERT 的一项重要功能，因为 USB、PCIe 和 SATA 等流行的接口技术会删除某些字符并插入自己的填充符号，以补偿器件与主机之间的时钟差。因此，误码检测器必须能够检测这些插入的符号，并在进行错误计数时忽略填充符号。
BERT 适合哪些应用？
BERT 的应用范围非常广泛：
- 研发和测试工程师使用 BERT 表征/验证具有串行 I/O 端口的芯片、器件、电路板和系统的一致性。工程师还使用它们测试流行的串行总线标准，例如：PCI Express, USB, MIPI M-PHY, SATA/SAS, DisplayPort, SD UHS-II, 光纤通道、存储器总线、背板、中继器、有源光纤电缆、Thunderbolt, 10 GbE, 100 GbE（光和电）、SFP+, CFP2/4 收发信机和 CEI。
- 许多使用 PAM-4 和 NRZ 数据格式的流行互连标准的接收机（输入）测试，例如：400 GbE, 50/100/200 GbE, OIF CEI-56G, CEI-112G, 64G/112G 光纤通道, Infiniband-HDR, 以及芯片间、芯片与模块、背板、中继器和有源光纤电缆的专有接口。
- 移动和数字视频：USB, SATA, MIPI, DP, HDMI, SD, TBT
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