高速隨機數(shù)據(jù)生成器有助于繪制眼圖

少數(shù)元件被集成到一個電路中，該電路可創(chuàng)建高質(zhì)量的隨機數(shù)據(jù)流，從而生成高達62.5MHz的眼圖。圖中顯示了電路圖和眼圖。

眼圖是評估數(shù)字數(shù)據(jù)鏈路魯棒性的最佳品質(zhì)因數(shù)之一，它顯示了單個位窗口（位N），前面是隨機值位（N-1），后跟一個隨機值位（N+1）。

通信系統(tǒng)工程師通?？梢允褂脺y量和分析通信信道誤碼率所需的復(fù)雜測試設(shè)備，但大多數(shù)其他工程師沒有。對于后一組，圖1所示電路提供了一種替代方案——來自單個數(shù)字源的激勵。

圖1.少數(shù)組件創(chuàng)建用于生成眼圖的高質(zhì)量隨機數(shù)據(jù)流。

電阻R1和R2設(shè)置VCC/2偏置，由C1旁路至地。一個大的1MΩ電阻（R3）用作小信號寬帶噪聲源。放大器U1A和U1B均提供5V/V的交流增益，但在低頻時，由于電容C2和C4，它們的增益是統(tǒng)一的。U1B輸出端的放大噪聲驅(qū)動比較器U2，該比較器輸出適合輸入D型觸發(fā)器（U3A和U3B）的數(shù)字信號。

比較器的輸出通過低通濾波器反饋到其反相輸入，迫使輸出端占空比接近50%。因此，U3A的輸出是隨機位值的數(shù)據(jù)流，與電路的時鐘輸入同步。遺憾的是，比較器輸出信號經(jīng)常違反U3A的建立和保持時間，導(dǎo)致U3A輸出端抖動過大。通過第二個D觸發(fā)器（U3B）對生成的數(shù)據(jù)流進行計時，可以糾正該問題。

帶有如圖所示元件的電路工作速率高達62.5Mbps（參見圖2的眼圖）。在 20Mbps 時，它的顯示速度不到 200psP-P抖動，使其適用于常見協(xié)議，如RS-422，RS-485，CAN，USB，RS-232和PROFIBUS。

圖2.圖1輸出的眼圖顯示，20Mbps電路的工作速度高達62.5Mbps。

放大器、比較器和觸發(fā)器的選擇取決于預(yù)期應(yīng)用。放大器U1A和U1B的帶寬應(yīng)與最大期望輸出頻率相當(dāng)（本例中為增益帶寬積為4128MHz的MAX25）。該運算放大器為增益10或更高時指定穩(wěn)定性。對于本應(yīng)用，穩(wěn)定性不是主要關(guān)注點。

為了提供合理數(shù)量的隨機數(shù)據(jù)，比較器的傳播延遲應(yīng)與所需的最短位周期相當(dāng)（過多的傳播延遲可能會消除位 N-1、N 和 N+1 之間的一種可能狀態(tài)）。具有961.4ns傳播延遲的MAX5是一個不錯的選擇。 觸發(fā)器應(yīng)提供干凈的邊緣，快速上升時間，很少或沒有過沖。選擇74VHC74來匹配放大器和比較器的2.7V至5.5V范圍。74VHC74的工作電壓范圍為2V至5.5V，最小開關(guān)頻率（3V電源時）為80MHz。 要使用電路，請連接電源 （V抄送） 的 2.7V 至 5.5V 和一個時鐘源。為獲得最佳工作效果，時鐘源應(yīng)端接50Ω，并從地電位至V具有完整的擺幅抄送.通過一小段同軸電纜將輸出連接到被測器件 （DUT） 的輸入端。不要端接這條線，因為觸發(fā)器輸出不能驅(qū)動50Ω負載。由于觸發(fā)器將時鐘頻率除以二，因此使用所需的位頻率作為時鐘頻率（即，對于10Mbps，將時鐘設(shè)置為10MHz）。將 DUT 輸出連接到具有足夠帶寬的示波器，從時鐘源觸發(fā)示波器，并將示波器的持久性設(shè)置為無窮大。

審核編：郭婷