Misurare la forma d'onda seriale

Se osservate un'oscilloscopio o un monitore di forma d'onda appropriati, gli inviluppi di tempo (sovrapposti per persistenza del CRT o memoria di campionature digitali) produrrano una forma d'onda che seguirà un certo numero di diversi percorsi sullo schermo.

I diversi percorsi sono dovuti al fatto che i numeri nella cascata di dati variano nei dati (stato di alto o stato di basso con possibilità o no di cambiamento in punti di possibile transizione di tempo).

La forma d'onda che risulta è nota come "eye pattern" (forma a occhio) di cui due "occhi" sono mostrati nella figura 19.

Fig.19

Misure analogiche della forma d'onda digitale seriale cominciano con lo specificare l'uscita del trasmettitore come mostrato nella figura 20.

Fig.20

I parametri da misurare sono: ampiezza, tempo di salita, jitter che sono definiti nell'enunciazione dello standard seriale SMPTE 259M. 

La frequenza o periodo sarà determinata dal generatore di sync televisivo che produrrà il segnale di sorgente, non dal processo di serializzazione.

Una unità di intervallo viene definita dal tempo tra due transizioni adiacenti del segnale che sono il reciproco della frequenza di clock.

L'unità di intervallo è di 7.0 ns per l'NTSC e 3.7 ns per il PAL per segnali in componenti a 525 o 625 linee.

Il ricevitore seriale determinerà se il segnale è  "alto" o  "basso"  al centro di ogni "occhio" e quindi identificherà il dato seriale. All'aumentare del rumore e del jitter nel segnale a causa del transito sul canale di trasmissione, di sicuro il miglior "punto ove prendere una decisione se sia alto o basso" resta il centro dell' occhio (come mostrato nella figura 21) ma qualche ricevitore seleziona il punto di decisione a un tempo fisso dopo ogni punto di transizione.

Qualsiasi causa produca una riduzione in larghezza dell'occhio produrrà una caduta di prestazione da parte del ricevitore.

Fig.21

In un sistema di comunicazione con correzione d'errore in avanti è possibile un'accurata ricostruzione dei dati anche se l'occhio è prossimo a chiudersi. 

Con la bassa quantità di percentuale d'errore richiesta per una trasmissione corretta del video digitale seriale viene invece richiesto un'occhio pulito e ben aperto dopo l'equalizzazione fatta dal ricevitore. Questo in quanto la natura casuale del processo che chiude l'occhio ha "code" statistiche che potrebbero causare errori occasionali ma comunque inaccettabili.

L'ampiezza è importante in quanto influisce sulla massima distanza di trasmissione; una ampiezza eccessiva può produrre un problema, così come un'ampiezza troppo piccola. Qualche equalizzatore nel ricevitore stima in funzione dell'ampiezza ricevuta la lunghezza del cavo e setta di conseguenza l'equalizzatore il che influisce significativamente sul rumore e sul jitter.

Una misura precisa della forma d'onda del trasmettitore richede un oscilloscolio con una banda passante di 1GHz in quanto il segnale seriale ha un tempo di salita di 1 ns. Tuttavia le misure in ampiezza possono essere fatte con oscilloscopi a banda inferiore (da 300 a 500 MHz). Il monitorare e misurare la qualità dei tempi di salita può essere fatto con strumenti di monitoraggio e test televisivi usando tempi di campionatura equivalenti alla banda inferiore. Misure di tempi di salita vengono fatte nei punti  20% e 80% come previsto per macchine a logica tipo ECL.

Sicome il segnale seriale ha un tempo di salita di circa 1 ns la misura deve essere corretta con la seguente formula:

dove:

Per esempio un tempo di salita misurato in 1.4 ns dovrebbe indicare un tempo di salita attuale di 1 ns, un tempo misurato di 1.6 ns dovrebbe indicare un tempo attuale di 1.25 ns e così via.