CN106154197A - 数据模式的动态校准 - Google Patents

Abstract

本发明涉及数据模式的动态校准，其中用于动态地校准被测设备（DUT）的操作参数的系统包括用于产生数据模式的信号发生器、构造成产生时钟信号的DUT、构造成相比于在示波器上从数据模式产生的眼图测量所产生的时钟信号的边缘的示波器，以及校准单元。所述校准单元可以产生用于信号发生器的候选抖动值、从示波器接收利用所述候选抖动值产生的数据模式是否致使DUT产生预先确定的容限水平内的所产生的时钟信号的确定，以及相应地修改抖动值。所述校准单元还可以被进一步构造成产生电压摆幅值。

Description

数据模式的动态校准

相关申请的交叉引用

本申请要求2015年5月15日提交的标题为“DYNAMIC CALIBRATION OF DATA PATTERNS WITH RESPECT TO DUT CLOCK”的印度专利申请1920/MUM/2015的优先权，该印度专利申请的内容通过引用结合到本文中。

发明领域

本公开一般涉及校准，并且更具体而言，涉及用于数据模式的动态校准的方法和系统。

背景技术

信号发生器在本领域中是众所周知的。像抖动校准的校准在信号发生器（诸如，误码率分析仪）上或在任意的信号/波形发生器（AWG）上是可用的。通常，这些信号发生器是通用的并且对感兴趣的给定信号进行校准。通常，通过反复试验一次校准两个参数（抖动和摆幅）。在典型的校准中，模式针对预期的抖动和摆幅值得到校准。这种校准方法被用于特定的数据连接，诸如移动高清晰度链接技术（诸如，MHL3.2）和高清晰度多媒体接口技术（诸如，HDMI1.4/2.0）。

现有的校准程序是手动完成的，这是耗费时间且易于出错的。此外，示波器很难无缝地把应用程序和其校准要求相结合。

本发明的实施例解决了现有技术的这些和其他限制。

发明内容

本发明的各方面包括用于动态地校准耦合到测试和测量系统的被测设备（DUT）的操作参数的系统，所述测试和测量系统包括构造成产生数据模式的信号发生器、构造成产生时钟信号的DUT、耦合到信号发生器和DUT并构造成相比于在示波器上从数据模式产生的眼图测量所产生的时钟信号的边缘的示波器，以及校准单元。在一些实施例中，所述校准单元被耦合到信号发生器和示波器，并且构造成为信号发生器产生候选抖动值。所述校准单元还被构造成从示波器接收使用所述候选抖动值产生的数据模式是否致使DUT从由示波器从数据模式产生的眼图的测量眼睛宽度产生预先确定的容限水平内的所产生的时钟信号的确定。所述校准单元还可以被进一步构造成产生候选电压摆幅值、把候选电压摆幅值发送到信号发生器，以及从示波器接收所述候选电压摆幅值是否致使DUT从由示波器从数据模式产生的眼图的测量眼睛宽度产生预先确定的容限水平内的所产生的时钟信号的确定。

本发明的各方面还包括相关联的方法。

附图说明

对本发明的实施例进行参考，所述实施例的示例可以被图示在附图中。这些图旨在是说明性的，而非限制性的。尽管本发明在这些实施例的背景下被描述，但应当理解的是，该描述并非旨在将本发明的范围限制于这些特定实施例。

图1是图示出根据本发明的实施例的用于校准的连接的框图。

图2（其以图2A、2B和2C被图示出）是图示出根据本发明的实施例的用于数据模式的校准的混合方法的操作的示例流程图。

图3是图示出根据本发明的实施例的使用多项式拟合估计的系统的周期性抖动的图。

图4是图示出根据本发明的实施例的校准收敛的示图。

图5示出了根据本发明的实施例的在使用边缘眼睛、眼图和示出针对1MHz的周期性抖动值的频谱的动态校准之后的校准结果。

图6示出了根据本发明的实施例的在使用边缘眼睛、眼图和示出针对500kHz的周期性抖动值的频谱的动态校准之后的校准结果。

具体实施方式

本文中的实施例提供了用于数据模式的动态校准的系统和方法。在本说明书中，对“一个实施例”或“实施例”的参考意味着相对于该实施例描述的特定的特征、结构、特性或功能被包括在本发明的至少一个实施例中。在本说明书中的各个位置中，短语“在一个实施例中”的出现并不一定都指的是相同的实施例。本发明的实施例在本文中使用特定的示例性细节进行描述以便更好理解。然而，所公开的发明可以在不使用这些特定细节的情况下由本领域技术人员来实施。本发明的实施例可以在硬件（诸如，专用集成电路（ASIC）、现场可编程门阵列（FPGA））中来实现，或者使用结合通用计算机、特定目的的计算机操作的计算机软件来实现，或这样的示例的组合。框图中示出的组件和设备例示了本发明的示例性实施例，并且意在避免模糊本发明。此外，各元件之间的连接可以不必是直接的，并且之间的数据传送可以经受修改。

在一些实施例中，在被给定作为信号发生器的参考输入的被测设备（DUT）的输出上执行用于动态校准的方法。所述信号发生器可以是像产生将用作用于DUT的输入的反向数据模式的任意波形发生器（AWG）一样的任何信号发生器。数据模式相对于由源DUT产生的正向时钟信号进行校准。源正向时钟在一些示例中可以被称为eCBUS FWD，并且数据模式（像来自AWG的数据模式）可以被称为eCBUS BWD数据。来自AWG的校准模式被向后提供作为到DUT的输入，以检查误码率（BER）值。

在实施例中，本发明的混合方法通过运行在示波器上的软件进行校准以满足边缘EYE开口以用于确定校准被完成，并且不仅仅用标量值进行校准。因此，数据模式（例如，AWG模式）通过基于DUT输出增加更多的周期性抖动和电压摆幅来调整。

根据本发明的实施例的校准系统100使用如图1所示的校准连接图进行说明。校准系统100包括连接到示波器120的信号发生器110。信号发生器110产生数据模式（诸如，反向数据模式），用于通过示波器120传递到源DUT（被测设备）130。DUT 130被配置成产生正向时钟（诸如，eCBUS FWD CLK）并把它发送到示波器120。源DUT 130还通过示波器从信号发生器110接收反向数据模式。校准系统100进一步包括校准单元140，用于确定校准多少、增加周期性抖动Pj和调整摆幅电压。

为了解释的目的，本发明的实施例参照作为任意波形发生器（AWG）的信号发生器110来进行描述。然而，本领域技术人员将认识到的是，信号发生器也可以是除AWG之外的任何信号发生器。信号发生器110被耦合到存储器112用以存储校准模式。

本发明的实施例校准反向数据模式（诸如，eCBUS BWD数据）上的周期性抖动和电压摆幅，以满足边缘眼睛要求。此外，实施例确定反向数据的抖动容限。这确认源DUT 130容忍由用于某些协议的测试规范（诸如，MHL一致性测试规范）所指定的反向数据的最大抖动。

在一些实施例中，在10MHz和7MHz提供了两个时钟周期性抖动分量，以及在1MHz和500 kHz提供了两个数据抖动分量。图1所示的系统可以分别针对1MHz和500KHz抖动分量校准eCBUS-S BWD模式（其计及了源DUT CK抖动），并且这通过执行动态校准来实现。执行这样的动态校准是优选的，因为DUT可以具有取决于DUT的或多或少的抖动，并且然后数据模式（像AWG模式）可以针对这些值得到调整。

如图1所示，外部时钟分频器电路CLK 150被定位来把来自DUT（诸如，由此产生的AVLINK或TMDS数据输出）的信号扩缩至可以被信号发生器110的外部时钟输入范围所接受的信号。时钟分频器电路150使用可变分频器把来自DUT输出的较高频率的信号转换到10MHZ至800MHZ之间的输入范围。然后，把接收到的参考时钟输入用在信号发生器110内的内部时钟振荡器的PLL电路中。因此，外部参考时钟信号和“可变”类型被用来把信号发生器的频率调整到用源DUT 130发起的外部时钟。在信号发生器110的时钟输入范围和DUT 130的输出时钟相匹配的实施例中，时钟分频器电路150将不再需要。

通过从外部时钟分频器150施加外部REF CK输入使得信号发生器110与源DUT 130同步，并且信号发生器110中的硬件锁相环（PLL）锁定到此并基于接收到的参考时钟产生校准模式。

在实施例中，校准器140按顺序校准抖动分量。例如第一个1MHz抖动可以被校准，继之以500 kHz抖动被校准。接下来，从信号发生器110的输出在1MHz和500 KHz校准错误模式。校准器140执行摆幅校准并计算AWG增益，并且然后调整抖动量直到其以干净（即无干扰）边缘通过eCBUS-D BWD数据，如下面更详细地描述的。

当校准将要开始时，第一相对精确的初始周期性抖动值被选择。所述初始值确定将需要满足基于DUT 130的输出和来自AWG的反向数据模式由示波器120执行的边缘眼图测试的迭代次数。

如试验所确定的，对于图1所述的系统而言，具有1个单位间隔（UI）是用于初始抖动值Pj在1MHz和500 KHz的最佳初始值。然而，本发明的实施例也可以用来执行3点校准，以达到估计值。

参考图2A、2B和2C，根据本发明的实施例提供了描绘出用于数据模式的校准的混合方法的流程图。所述方法以201的操作开始，用于设置源DUT 130以便产生正向时钟，诸如先前提到的eCBUS FWD CLK。在操作202中，信号发生器110被设置以产生反向数据，诸如先前提到的eCBUS BWD数据。此外，在操作202中，示波器及其软件被设置用于进行先进的自动抖动、眼图和定时测量。用于进行这样的测量的软件例如可以是可从俄勒冈州比佛顿的Tektronix公司得到的DPOJET软件。

在操作203中，使用二阶多项式来执行用于摆幅和抖动值的3点校准，如下面更详细地描述的。在一些实施例中，在没有执行3点校准的情况下，仅仅可以使用估计的初始抖动，但是动态校准可能占用更多的周期来完成。

在操作204中，信号发生器摆幅调整例如被设置为用于信号路径损耗的150mV掩膜高度+75mV，以及用以满足增加抖动值之后的上升时间的50mV。在操作205中，初始Pj值被设置例如以1UI@1MHZ的初始Pj值开始。在操作206中，从DUT 130读取输入位流并且应用初始Pj值。在操作207（图2B）中，抖动模式被传送到信号发生器110，以及在操作208中，眼睛张开值或一组值通过在示波器软件中创建眼睛轮廓来测量。在操作209中，示波器软件确定眼睛测量是否满足抖动测试准则。例如，如果眼睛张开<（掩膜宽度+10%）AND >（实际掩膜宽度-10%）AND 眼睛掩膜采样数< 豁免限制（例如50采样数），则可以满足所述准则。当然，其他准则也是可能的。如果测量满足准则，则抖动值被校准以操作210（图2C）开始。在操作210中，在示波器软件中创建位于中心掩膜的顶部部分并且与其重叠的附加的掩膜。该附加的掩膜有助于确定眼睛高度确定是否被满足，因为示波器软件为任何重叠段提供掩膜采样数。在操作211中，如果重叠掩膜段失败，则在操作212中通过因子来增加信号发生器的摆幅增益，否则如在操作213中所确定的完成摆幅调整。接下来，在操作214中，使用校准模式把信号发生器模式保存在存储器112中。

返回到操作209（图2B），如果反之眼睛测量不满足抖动测试准则，则调整插入的抖动。判定块215确定抖动将用哪种方式进行调整。例如，判定块215可以应用“如果眼睛张开<掩膜宽度-10% OR 眼睛掩膜采样数”的准则。也可以使用其他准则。如果抖动将被减少，则在操作216中被减少。否则，如果抖动将被增加，则在操作217中被增加。然后，返回参考图2A，流程返回到操作206，再次读取输入位流并应用新的Pj值。

用于上述抖动的校准的方法达到了范围内的目标值。本发明的实施例提供了用以实现闭环校准的非线性方程。收敛以阻尼的方式发生。

返回到操作203，3点校准意味着为信号发生器中加载模式产生和测量三个摆幅值，并且通过把模式加载到信号发生器中而产生和测量3个抖动值。在一些实施例中，用于摆幅的3个值例如可以包括1.0V、750mV和500mV。对于周期性抖动而言，所述3个值可以包括1.0UI、1.5UI和2.0UI。这些值是可配置的。此外，在操作203中，执行二阶多项式拟合，并且估计用于目标值的感兴趣的值。该估计抖动值将被称为m_initialPj。用于周期性抖动值的系统响应300如图3中所示。

估计的摆幅值被用来校准抖动值。第一摆幅值因抖动被增加到位流而被初始校准，位的斜率变得缓慢并且眼睛开口减小。因此，如果摆幅保持改变，则可以增加更多的抖动，这获得了在较高抖动次数的边缘眼睛。因此，首先完成摆幅校准，并且然后执行抖动校准步骤。

在示例中，目标眼睛宽度（TEW）是3.3ns，其是中心掩膜眼睛宽度值。范围为+/-5%，这意味着校准的抖动值应当介于3.3ns-0.05*（3.3ns）和3.3ns+0.05*（3.3ns）之间。

在实施例中，闭环校准逻辑实现了自定义的非线性方程：

首先，在Pj 1UI值的初始插入之后，在操作208（图2B）中测量眼睛宽度。例如，假定所测量的眼睛宽度（MEW）是5ns。接下来，通过估计所测量的MEW离TEW有多远来确定时间值。在这个示例中，MEW-TEW=5ns-3.5ns，或1.5ns。

然后，'how_far_value'使用给出1.5ns/3.5ns = 0.4286的目标值来归一化。该值变成incr_Pj，并且被用作下次迭代的增量Pj值。

下一次的迭代值为m_initialPj = m_initialPj + incr_Pj，从而该下一次的迭代值为1UI + 0.4286 = 1.4286。

如上所观察到的，增量incr_Pj是正的，这意味着在操作217中可以增加更多的抖动。

如果相反，例如MEW为2.5ns，其在3.3ns的目标值以下，则‘how_far_value’被计算为=MEW - TEW = 2.5ns – 3.3ns = -0.8ns。然后，归一化‘how_far_value’给出-0.8ns/3.5ns = -0.226。把-0.226增加到1.0的初始抖动值m_initialPj会在操作216中减少抖动插入值。

如上所观察到的，增量是负的，这意味着抖动增加必须被减少以满足眼睛边缘。因此，自动增加或减少的抖动量作为闭环校准的一部分发生。重复操作206-217直到测量的眼睛宽度在指定的范围内为止。校准器140（图1）的校准逻辑是利用如上所述的闭环方法和多项式的组合的混合模型。

参考图4，收敛图400图示了根据本发明的实施例的示例校准流程。首先，使用如410所示的结果来执行二阶多项式拟合。然后，闭环值以多次迭代被校准直到测量的眼睛宽度输出落入3.3ns的目标值的5%内，如420至426中所示的。

用于精确信号产生（使用校准）的技术包括两个主要步骤：

步骤1：特性描述——每个参数在适当的范围内是变化的，并且多项式拟合被获得以表征测量值。

步骤2：微调——以来自特性描述步骤的估计值运行验证测试。如果测量值在所期望的精度内，则不再需要进一步的步骤。如果不是，则应用进一步的迭代算法以收敛于所期望精度内的所期望的值。该步骤使用来自第一步骤的估计，并且使用基于导数的（derivative-based）优化操作的修改来微调那些。

以上两个步骤通过基于具有DUT Tx Clock的抖动调整抖动实现了反向数据模式（诸如，eCBUS BWD数据模式）的校准。

参考图5和6，示出了根据本发明的实施例的在使用边缘眼睛、眼图和针对1MHz示出周期性抖动值510（图5）以及针对500kHz示出周期性抖动值610（图6）分量的频谱执行动态校准之后的最终校准结果。

在有利的方面中，本发明的实施例连同实时（RT）示波器一起工作，并且提供与信号发生器对接的工具，以控制目标衰减（impairment）的序列。

此外，本发明的实施例允许用户通过特定规范（诸如，CTS规范）自动地校准所需模式，并且允许用户指定要校准的一组模式。当每个测试运行时，基于模式类型自动地应用校准结果。

对本领域技术人员应当很好地理解的是，本发明不限于任何特定的标准，但在不脱离本发明范围的情况下适于具有类似架构的系统。

前面的描述已经被描述用于清楚和理解的目的。鉴于对本文所描述的实施例的各种各样的置换，所述描述仅意在是说明性的，并不应被理解为限制本发明的范围。尽管本发明的特定实施例已经被例示和描述用于图示说明的目的，但在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以做出各种修改。因此，本发明不应当被限制，除由所附权利要求限制之外。

Claims (12)

1.一种用于动态地校准耦合到测试和测量系统的被测设备（DUT）的操作参数的系统，所述系统包括：

构造成产生数据模式的信号发生器；

构造成产生时钟信号的DUT；

示波器，其耦合到信号发生器和DUT并且构造成相比于在示波器上从数据模式产生的眼图测量所产生的时钟信号的边缘；以及

耦合到信号发生器和示波器的校准单元，所述校准单元构造成产生用于信号发生器的候选抖动值，以及从示波器接收使用所述候选抖动值产生的数据模式是否致使DUT从由示波器从数据模式产生的眼图的测量眼睛宽度产生预先确定的容限水平内的所产生的时钟信号的确定。

2.根据权利要求1所述的用于校准操作参数的系统，其中，所述校准单元被进一步构造成产生候选电压摆幅值，把所述候选电压摆幅值发送到信号发生器，以及从示波器接收所述候选电压摆幅值是否致使DUT从由示波器从数据模式产生的眼图的测量眼睛宽度产生预先确定的容限水平内的所产生的时钟信号的确定。

3.根据权利要求1所述的用于校准操作参数的系统，进一步包括：

耦合到信号发生器并构造成存储校准模式的存储器。

4.根据权利要求1所述的用于校准操作参数的系统，其中，所述信号发生器包括锁相环，其被构造成接受与DUT的时钟信号有关的时钟信号并且产生与所接受的时钟信号对准的数据模式。

5.根据权利要求1所述的用于校准操作参数的系统，其中，所述候选抖动值通过反复的过程产生。

6.根据权利要求5所述的用于校准操作参数的系统，其中，最终的候选抖动值包括通过归一化的抖动值因子调整的初始抖动值。

7.一种校准耦合到示波器和信号发生器的被测设备（DUT）的至少一个操作参数的方法，所述方法包括：

从信号发生器接受数据模式；

产生候选抖动值；

把所产生的候选抖动值提供给DUT； 以及

从示波器接收所述候选抖动值是否致使DUT从由示波器从数据模式产生的眼图的测量眼睛宽度产生预先确定的容限水平内的时钟信号的确定。

8.根据权利要求7所述的校准至少一个操作参数的方法，进一步包括：

产生候选电压摆幅值；

把所述候选电压摆幅值发送到信号发生器；以及

从示波器接收所述候选电压摆幅值是否致使DUT从由示波器从数据模式产生的眼图的测量眼睛宽度产生预先确定的容限水平内的所产生的时钟信号的来自示波器的确定。

9.根据权利要求7所述的校准至少一个操作参数的方法，进一步包括：把一个或多个校准模式存储在与信号发生器相关联的存储器中。

10.根据权利要求9所述的校准至少一个操作参数的方法，进一步包括：使用锁相环产生与分频时钟信号的时钟对准的数据模式。

11.根据权利要求7所述的校准至少一个操作参数的方法，进一步包括：使用候选抖动值产生基于测量的第二抖动值。

12.根据权利要求11所述的校准至少一个操作参数的方法，进一步包括：归一化候选抖动值以产生第二抖动值。