高速随机数发生器简化眼图测试

　　比较器输出经过一个低通滤波器反馈到它的反相输入端,形成一个占空比接近50%的输出信号。这样,在U3A的输出端可以得到与电路输入时钟同步的随机数据流。遗憾的是,比较器的输出信号常常会影响U3A的建立和保持时间,引起较大抖动。将数据流信号再经过一个与时钟同步的D触发器(U3B)即可解决这个问题。这个电路的工作速率可达62.5Mbps的(见图2所示眼图)。当工作于20Mbps时,抖动小于200PS(峰-峰值),适用于RS-422、RS-484、CAN、USB、RS-232、PROFIBUS等通信协议。

 

　　图2 图1输出的20Mbps眼图,最高可达62.5Mbps

　　需根据具体应用选择运算放大器、比较器和D触发器,运算放大器U1A、U1B的带宽应达到用户期望的最高输出信号频率(在本例中,MAX1428增益带宽积达到25MHz)。该运放的稳定增益大于或等于10倍,但对现在的应用来说,稳定性已不是主要关注的问题。为得到合理量级的随机数,比较器的传输延时应能达到所期望的最小比特率周期的水平(太大的传输时延可能会造成N-1、N、N+1之间的某一位丢失)。MAX961是一个好的选择,其传输时延只有4.5ns。触发器需提供快速的上升时间和干净的边沿,以及尽量小或没有过冲。可选择74HVC74,以保持与运放和比较器相同的工作电压范围：2.7V-5.5V。74HVC74的工作电压范围可达2V-5.5V,最小开关频率可达80MHz(3V供电)。

　　该电路可采用2.7V-5.5V电源供电,为了得到最佳效果,时钟摆幅最好能够达到电源至地的满摆幅范围,且用50W负载进行终端匹配。将输出随机数据流用一截短电缆连接到被测设备(DUT),不要端接数据流信号,因为触发器无法驱动50W负载。由于触发器对时钟信号进行2倍分频,因此须采用所期望的输出比特率作为时钟频率(例如,为得到10Mbps的速率,时钟频率应设置为10MHz)。将被测设备的输出连接到示波器,示波器带宽应足以满足测试要求,余辉应设为无限大,并利用时钟源同步。