ры, а в случае фильтрации пространственных гармоник — только от совершенства модели анализируемой резистив-ной структуры.
Л и т е р а т у р а
1. Кудрявцев А. М., Никулин С. М. Интеллектуальные информационно-измерительные системы ВЧ и СВЧ диапазона. — Н. Новгород: Нижегород. гос. техн. ун-т, 2006.
2. Ульриксон Б. // ТИИЭР. — 1986. — Т. 74. — № 1. — С. 84.
3. Беднов А. В., Кудрявцев А. М., Никулин С. М. // Датчики и системы. — 2004. — № 6. — С. 30.
4. Вайткус Р. Л. // ТИИЭР. — 1986. — Т. 74. — № 1. — С. 81.
5. Speciale R. A. // IEEE Trans. Microwave Theory and Techniques. — 1977. — V. 25. — N 12. — P. 1100.
Дата одобрения 24.04.2008 г.
006.91:53.08
Исследование методов измерения параметров джиттера с использованием математического моделирования имитатора сигналов и цифрового осциллографа
Н. Ю. НОВИКОВ, А. В. КЛЕОПИН
32 Государственный научно-исследовательский испытательный институт МО РФ,
e-mail: 32gnii@mail.ru
Предложена методика измерений основных параметров джиттера. Представлены результаты математического моделирования процедуры измерения параметров с использованием имитатора джиттера (генератора сигналов) и измерителя (цифрового осциллографа).
Ключевые слова: джиттер, осциллограф, математическая модель.
A measurement procedure for the jitter basic parameters is offered. The results of mathematical modeling of the jitter parameters measurement procedure using a jitter simulator (signal generator) and jitter meter (digital oscilloscope) are shown.
Key words: jitter, oscilloscope, mathematical model.
Актуальность контроля параметров джиттера вызвана широким распространением цифровых технологий передачи информации. Тактовые частоты работы современных цифровых устройств уже превышают 4 ГГц и продолжают увеличиваться быстрыми темпами. В последних разработках применяют новые стандарты быстрой передачи данных (InfiniBand, PCI Express, 10-Gigabit Ethernet и др.) со скоростями передачи свыше трех гигабит в секунду. При такой скорости учет аналоговых свойств сигналов становится насущной необходимостью, а разработка методов измерения параметров джиттера — важным элементом конструирования и испытания цифровых систем.
Джиттер в системах передачи информации может привести к существенному снижению устойчивости работы этих систем к шуму и помехам и, как следствие, увеличению частоты
битовых ошибок (параметра BER). Если при тестировании систем по частоте битовых ошибок можно лишь по принципу индикатора установить «хорошее/плохое качество», то измерение параметров джиттера обеспечивает поиск и обнаружение причины деградации качества. При этом воздействие джиттера, накопленное в составной системе передачи информации, может не проявляться в течение длительного времени.
Рис. 1. Математическая модель генератора-имитатора джиттера
Рис. 2. Математическая модель измерителя параметров джиттера
Математическое моделирование имитаторов джиттера имеет ряд весомых преимуществ по сравнению с экспериментальным исследованием реального импульсного сигнала, а именно: отсутствие влияния внешних факторов, возможность задания любого уровня шумовых помех и имитация необходимой для исследования амплитуды джиттера,
что в реальных условиях генерирования сигнала не всегда выполнимо [1].
Разработанная модель генератора сигналов (имитатора джиттера) позволяет формировать произвольную периодическую последовательность. Имитация джиттера непосредственно привязана к формируемому сигналу, оценивается как процент от периода испытываемого сигнала и включает возможность выбора закона его распределения. Рассмотрим два наиболее распространенных вида законов распределения — нормальный и равномерный, а также три модели распределения, представляющие собой композиции случайных и детерминированных процессов, по своим характеристикам максимально приближенные к реальным сигналам (двойная модель Дирака). Будем использовать математическую модель сигнала, «пораженного» джиттером, в виде
s (?) = s (? + J (п)), 0 < п < п = Поог (? / Т),
(1)
Рис. 3. Иллюстрации методов измерений параметров джиттера
где J (п) — временное отклонение, соответствующее п-му периоду сигнала; Иоог(*) — округление к ближайшему целому; ? — текущее время; Т — период.
При этом совместно с джиттером в модели сигнала присутствует амплитудный шум, распределенный по нормальному закону (рис. 1).
Сымитированный сигнал подается на цифровой осциллограф — измеритель параметров джиттера (рис. 2), где одним из трех методов измеряется соответствующий параметр: мгновенный джиттер Jм, т. е. все отклонения какой-либо значащей позиции сигнала (например, фронта импульса на уровне 0,5 амплитуды) от идеального временного положения (рис. 3, а);
джиттер Jп периода — разность измеренного и предыдущего периодов сигнала (рис. 3, б);
ключевой показатель производительности в системах цифровой связи — частота ошибок по битам (BER) (рис. 3, в).
Между генератором и измерителем включен блок, имитирующий вносимые средством измерений собственные внутренние шумы и задающий его полосу пропускания (рис. 4). Следует отметить важную особенность: предложенная модель имитации средства измерений позволяет вносить в сигнал внутренний джиттер (для осциллографа — нестабильность синхронизации) [1]. По мере накопления измеренных значений амплитуды джиттера строят гистограмму и разделяют джиттер на случайную и детерминированную составляющие. Для исследования детерминированной составляющей проводят спектральный анализ полученных значений.
Таким образом, математическое моделирование работы генератора сигналов (имитатора джиттера) и цифрового осциллографа подтверждает возможность использования разработанных алгоритмов и методов измерений параметров джиттера.
Данные алгоритмы измерения параметров джиттера могут быть включены в измерительную систему на базе
Гйнк^Ц-ф- шап&тар домттнрц Epedfil» M>.HH|41Ti|rj-. nqUHdpiiD ДЙНТТЙ-рЛ
н эисрс-шн
Тяг- Jlш ■ амю - /.¿щ) + г^л ■■ ^о
+щщ + (| ^г ♦ ^(и - ^ли' ♦ ^ + л - ^г,
Рис. 4. Математическая модель средства измерений
цифрового осциллографа с применением интерфейсной платы GPIB. Преимущества этого решения обусловлены тем, что для работы алгоритмов не требуются дополнительные
каналы и сигналы синхронизации, поскольку они связаны непосредственно с сигналом, представленным как последовательность дискретных отсчетов.
Л и т е р а т у р а
1. Бакланов И. Г. Методы измерений в системах связи. — М.: ЭкоТрендз, 1999.
Дата одобрения 17.01.2008 г.
621.3.049.77.002
Разбаланс потенциалов двухколлекторного латерального биполярного магнитотранзистора
Р. Д. ТИХОНОВ*, А. В. КОЗЛОВ**, С. А. поломошнов*
* Научно-производственный комплекс «Технологический центр» МИЭТ,
e-mail:R.Tikhonov@tcen.ru ** Московский институт электронной техники (МИЭТ)
Экспериментально исследован начальный разбаланс в схемах включения двухколлекторного латерального биполярного магнитотранзистора npn-типа, сформированного в кармане. При выборе схемы включения учтено распределение потока электронов, инжектированного из эмиттера, в базе-кармане, подложке, коллекторах в зависимости от режима работы и воздействия магнитного поля. Уменьшение начального разбаланса позволяет увеличить относительное значение полезного сигнала и повысить чувствительность к магнитному полю.
Ключевые слова: биполярный магнитотранзистор, начальный разбаланс, чувствительность.
Experiments are conducted and research is made of the initial imbalance in the switch-on circuit of a dual-collector lateral bipolar magnetotransistor of npn-type, generated in a well. When choosing a switch-on mode account should be taken of distributions of flow of electrons, injected from the emitter, in the device's electrodes — in two contacts of the base-well, substrate, collectors — depending on the mode of operation and influence of the magnet field. It is shown that the less the initial imbalance the more the relative value of the useful signal is.
Key words: bipolar magnetotransistor, initial imbalance, sensitivity.
В настоящее время для совершенствования современных систем безопасности и контроля окружающей среды требуется портативная многофункциональная аппаратура. Для ее создания необходимы малопотребляющие миниатюрные преобразователи различных физических величин. Среди них наиболее востребованы магниточувствительные датчики, выполненные на основе интегральных полупроводниковых магниточувствительных элементов. Такие датчики широко применяются в автомобильной и авиаиндустрии, навигационных системах морского и речного флота, в электронных магнитных компасах. Магниточувствительными элементами при этом обычно выступают как самые простые и хорошо изученные элементы Холла и магниторезисторы, так и сложные функциональные магниточувствительные транзисторы, один из которых — двухколлекторный биполярный магниточувствительный транзистор (БМТ).
К достоинствам БМТ относятся высокие магниточувстви-тельность, рабочая частота, отношение сигнал — шум, линейность выходного сигнала, избирательность к направле-
нию магнитного поля, что позволяет определять три проекции вектора магнитного поля.
Факторы, приводящие к асимметрии характеристик БМТ, рассмотрены в [1]. Типичные значения разбаланса в БМТ составляют несколько процентов от напряжения коллектора. Сильное несоответствие разбаланса наблюдается даже между соседними приборами на пластине. Было показано, что отклонение геометрических размеров элементов, концентрации примеси в объеме кремния и в областях контактов, а также неоднородности окисла на поверхности кремния вызывают разбаланс токов коллекторов не более, чем на 2 %. При совершенствовании технологии изготовления БМТ эти факторы удается устранить. Большой разбаланс потенциалов коллекторов при работе БМТ, видимо, обусловлен другими причинами. Начальный разбаланс создает основное ограничение для применения биполярного магнитотранзистора [2]. Поэтому исследование механизмов его образования на коллекторах БМТ актуально для развития интегральной магнитоэлектроники.
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.