Signal Generator ③
신호 발생기는 이름 그대로 전자 계측에 자극제로 사용되는 신호를 발생시키는 장치입니다. 대부분의 회로에는 시간에 따라 진폭이 변하는 일종의 입력 신호가 필요합니다. 신호 발생기는 "이상적인" 파형을 제공하거나, 알려진 반복 가능한 양과 유형의 왜곡(또는 오류)을 공급하는 신호에 추가할 수도 있습니다. 신호 발생기는 수백 가지 분야에 적용이 가능하지만 전자 계측과 관련해서는 검증, 특성 분석, 스트레스/마진 테스트의 세 가지 기본적인 범주로 분류할 수 있습니다. 본지는 오실로스코프, 프로브에 이어 독자들의 계측기 이해를 돕기 위해 신호 발생기 가이드를 연재합니다. 이달에는 지난달에 이어 <성능 용어 및 고려 사항과 파형 생성>에 대해 알아봅니다.
자료제공: 텍트로닉스 / www.tektronix.co.kr
다음은 혼합 신호 발생기의 성능을 설명하는 파라미터에 대한 일부 정의입니다. 브로셔, 참조 도서, 자습서 등 신호 발생기 또는 해당 애플리케이션이 설명되어 있는 거의 모든 곳에서 이러한 용어가 사용되는 것을 볼 수 있습니다.
메모리 용량(레코드 길이)
메모리 용량 또는 레코드 길이는 클럭 주파수와 궤를 함께 합니다. 메모리 용량은 저장할 수 있는 샘플의 최대 수를 결정하는 요소입니다. 각 파형 샘플 포인트는 메모리 위치를 차지하며, 각 위치는 현재 클럭 주파수에서 샘플링 간격에 해당하는 시간과 일치합니다. 예를 들어 클럭이 100MHz로 작동 중이라면 저장된 샘플을 10ns 간격으로 분할됩니다.
메모리 용량은 얼마나 많은 데이터 포인트를 저장하여 파형을 정의할 수 있는지 결정하는 요소이므로, 대부분의 주파수에서 신호 충실도에 중요한 역할을 합니다. 특히 복잡한 파형의 경우 신호 세부 정보를 정확하게 재현하는 데 메모리 용량이 핵심적입니다. 메모리 용량 증가에 따른 장점은 다음과 같이 요약할 수 있습니다.
■ 필요한 파형의 사이클을 더 많이 저장할 수 있으며, 메모리 용량은 신호 발생기의 시퀀싱 기능과 함께 계측기가 서로 다른 파형을 유연하게 합쳐 무한 루프, 패턴 등을 만들 수 있도록 하는 요소입니다.
■ 더 많은 파형 세부 정보를 저장할 수 있습니다. 복잡한 파형의 경우 펄스 에지 및 이상신호에 고주파 정보가 포함되어 있을 수 있습니다. 이와 같이 빠른 트랜지션은 보관하기가 어렵습니다. 복잡한 신호를 충실히 재현하기 위해 사용 가능한 파형 메모리 용량을 신호의 추가 사이클이 아닌 더 많은 트랜지션 및 동요 현상을 저장하는 데 사용할 수 있습니다.
고성능 혼합 신호 발생기는 많은 메모리 용량과 높은 샘플링 속도를 제공합니다. 해당 계측기는 의사 무작위 비트 스트림과 같은 복잡한 파형을 저장 및 재현할 수 있습니다. 마찬가지로, 다량의 메모리가 있는 빠른 소스는 매우 짧은 디지털 펄스 및 이상신호를 발생시킬 수 있습니다.
샘플링(클럭) 속도
일반적으로 초당 메가샘플 또는 기가샘플의 단위로 지정되는 샘플링 속도는 계측기가 작동할 수 있는 최대 클럭 속도 또는 샘플링 속도를 나타냅니다. 샘플링 속도는 기본 출력 신호의 주파수 및 충실도에 영향을 줍니다. Nyquist 샘플링 원칙에는 정확한 신호 재현을 보장하려면 샘플링 주파수 또는 클럭 속도가 발생된 신호의 최고 스펙트럼 주파수 컴포넌트보다 2배 이상이어야 한다고 명시되어 있습니다. 예를 들어 1MHz의 사인파 신호를 만들려면 초당 2MS/s(메가 샘플) 이상의 주파수로 샘플 포인트를 만들어야 합니다. 이 원리가 흔히 획득의 지침으로 인용되고 있기는 하지만, 오실로스코프의 경우처럼 신호 발생기에도 유사한 관계 즉, 원하는 신호의 세부 정보를 충실하게 묘사하려면 저장된 파형에 충분한 포인트가 있어야 한다는 점이 적용됩니다.
신호 발생기는 지정된 한계 내 모든 주파수에서 이러한 포인트를 수집하고 메모리에서 읽어낼 수 있습니다. 일련의 저장된 포인트가 Nyquist 원칙에 일치하고 사인파를 나타내는 경우, 신호 발생기가 해당 파형을 적절히 필터링하여 사인파를 출력합니다.
신호 발생기에서 만들 수 있는 파형의 주파수는 몇 가지 간단한 방정식을 풀어서 계산할 수 있습니다. 메모리에 하나의 파형 사이클이 저장되는 계측기를 예로 들도록 하겠습니다.
클럭 주파수가 100MS/s이며, 메모리 용량 또는 레코드 길이가 4000 샘플이라고 가정하면,
다음과 같습니다.
Foutput = 클럭 주파수 ÷ 메모리 용량
Foutput = 100,000,000 ÷ 4000
Foutput = 25,000Hz(또는 25kHz)
그림 22에 이 개념이 설명되어 있습니다.
명시된 클럭 주파수에서 샘플은 약 10ns의 간격을 가지며, 이는 바로 파형의 시간 분해능(수평)입니다. 이를 진폭 분해능(수직)과 혼동하지 않도록 유의해야 합니다.
이 프로세스를 한 단계 더 진행하여, 샘플 RAM에 하나가 아닌 4개의 파형 사이클이 저장되어 있다고 가정해 보겠습니다.
Foutput = (클럭 주파수 ÷ 메모리 용량) ×
(메모리에 저장된 사이클)
Foutput = (100,000,000 ÷ 4000) × (4)
Foutput =(25,000Hz) × (4)
Foutput = 100,000Hz
새로운 주파수는 100kHz입니다. 그림 23에 이 개념이 설명되어 있습니다.
이 예에서 각 파형 사이클의 시간 분해능은 단일 파형 예제보다 낮으며, 실제로 정확히 4배 더 낮습니다. 이제 각 샘플은 시간상으로 40ns를 표현하게 됩니다. 이러한 증가는 일부 수직 분해능을 대가로 이루어진 것입니다.
대역폭
계측기의 대역폭은 샘플링 속도와는 별도로 존재하는 아날로그 용어입니다. 신호 발생기 출력 회로의 아날로그 대역폭은 해당 샘플링 속도가 지원하는 최대 주파수를 처리하기에 충분해야 합니다. 즉, 신호 특성의 저하 없이 메모리에서 클럭이 출력될 수 있는 최고 주파수 및 트랜지션 시간이 통과하기에 충분한 대역폭이 있어야 합니다.
그림 24의 오실로스코프 디스플레이는 적정 대역폭의 중요성을 보여줍니다. 최상단의 트레이스는 고대역폭 소스의 손상되지 않은 상승 시간을 보여주는 반면, 나머지 트레이스는 더 열악한 출력 회로 설계로 기인한 저하 현상을 나타냅니다.
수직 (진폭) 분해능
혼합 신호 발생기의 경우 수직 분해능은 계측기 DAC의 비트 단위 2진수 워드 크기와 관련이 있으며, 비트가 많을수록 분해능도 높아집니다. DAC의 수직 분해능은 재현되는 파형의 진폭 정밀도와 왜곡을 결정하는 요소입니다. DAC의 분해능이 부적절할 경우 양자화 오류가 발생하여 불완전한 파형 발생의 원인이 됩니다.
더 높은 것이 좋긴 하지만, AWG의 경우 더 높은 계측기는 일반적으로 12 또는 14비트를 제공하는 범용 계측기보다 낮은 8 또는 10비트의 분해능을 가지고 있습니다. 10비트 분해능의 AWG는 계측기의 전체 전압 범위에 걸쳐 1024 샘플 레벨을 제공합니다. 예를 들어 이러한 10비트 AWG의 전체 전압 범위가 2Vp-p라면, 각 샘플은 약 2mV의 스텝을 나타냅니다. 이는 출력 증폭기 게인 및 오프셋과 같은 아키텍처상의 다른 요인에 의해 제한되지 않는다고 가정할 때 해당 계측기가 추가 어테뉴에이터 없이 제공할 수 있는 최소 증분입니다.
수평(시간) 분해능
수평 분해능은 파형을 만드는 데 사용할 수 있는 최소 시간 증분을 나타냅니다. 일반적으로 이 수치는 간단히 다음 계산을 통해 얻을 수 있습니다.
T = 1/F
여기서 T는 초 단위의 시간 분해능이며, F는 샘플링 주파수입니다.
이러한 정의에 따라, 최대 클럭 속도가 100MHz인 신호 발생기의 시간 분해능은 10나노초가 됩니다. 달리 말하면, 이 혼합 신호 발생기에서 출력되는 파형의 특성은 10ns씩 떨어진 일련의 스텝에 의해 결정됩니다.
일부 계측기는 출력 파형의 유효 시간 분해능을 현저히 확대할 수 있는 툴을 제공합니다. 이러한 툴이 계측기의 기본 분해능을 높여주는 것은 아니지만, 피코초 범위에서 점진적으로 에지 전달을 재현하는 파형에 변경 내용을 적용합니다.
구역 이동
구역 이동 기능은 지정한 파형 에지를 오른쪽이나 왼쪽, 프로그래밍된 중앙 값에 가까이 또는 멀리 이동하는 기능입니다. 지정된 이동량이 샘플링 간격보다 적을 경우, 데이터 보간법을 사용하여 원본 파형을 다시 샘플링하는 방법으로 이동된 값이 산출됩니다.
구역 이동을 활용하면 계측기의 분해능을 초과하는 지터 조건과 기타 미세한 에지 위치 변경 사항을 시뮬레이션할 수 있습니다. 다시 클럭이 100MHz인 신호 발생기의 예를 생각하면, 지터의 영향을 시뮬레이션하기 위해 자극 에지를 10ns 단위로 이동하는 것은 무의미합니다. 실제 지터는 미세한 피코초 범위에서 작동합니다. 구역 이동을 사용하면 에지를 각 단계마다 수 피코초 단위로 이동하여 실제 지터 현상의 근사치에 훨씬 더 근접할 수 있습니다.
출력 채널
대다수의 애플리케이션에는 신호 발생기에서 제공되는 출력 채널이 2개 이상 필요합니다. 예를 들어, 자동차 ABS을 테스트하려면 4개의 자극 신호(명백한 이유로)가 필요합니다. 생물 물리학 연구의 경우 인체에서 발생되는 다양한 전기 신호를 시뮬레이션하려면 다수의 발생기가 필요합니다. 또한 복잡한 IQ 변조 방식 통신 장비의 경우 2개의 위상마다 별도의 신호가 필요합니다.
이러한 요구에 대응하기 위해 다양한 AWG 출력 채널 구성이 개발되었습니다. 일부 AWG는 완전한 대역폭의 아날로그 자극 신호를 최대 4개의 독립적인 채널로 제공할 수 있습니다. 최대 2개의 아날로그 출력을 보완하여 혼합 신호 테스트용 고속 디지털 출력을 최대 16개까지 제공하는 제품도 있습니다. 후자와 같은 종류의 툴이라면 단 하나의 통합형 계측기로 장치의 아날로그, 데이터, 주소 버스에 대응할 수 있습니다.
디지털 출력
일부 AWG에는 별도의 디지털 출력이 포함되어 있는데, 마커 출력과 병렬 데이터 출력의 두 범주로 나누어집니다.
마커 출력은 신호 발생기의 기본 아날로그 출력 신호와 동기를 이루는 2진수 신호를 제공합니다. 일반적으로 마커를 사용하면 특정 파형 메모리 위치(샘플 포인트)와 동기화된 펄스(또는 복수의 펄스)를 출력할 수 있습니다. 마커 펄스는 동시에 혼합 신호 발생기에서 아날로그 자극 신호를 수신하는 DUT의 디지털 부분을 동기화하는 데 사용할 수 있습니다.
마찬가지로 중요한 점은 마커가 DUT 출력 측에서 획득 장비를 트리거할 수 있다는 것입니다. 마커 출력은 일반적으로 기본 파형 메모리와 독립적인 메모리에서 구동됩니다.
그림 30의 병렬 디지털 출력은 소스의 기본 아날로그 출력과 동일한 메모리에서 디지털 데이터를 가져온 것입니다. 아날로그 출력에 특정 파형 샘플 값이 존재할 경우에는 병렬 디지털 출력에서 동등한 디지털 신호를 얻을 수 있습니다. 이러한 디지털 정보는 무엇보다 DAC(디지털-아날로그 컨버터)를 테스트할 때 비교 데이터로 즉시 활용할 수 있습니다. 또는 디지털 출력을 아날로그 출력과 독립적으로 프로그래밍할 수 있습니다.
필터링
기본 파형이 정의된 후에는 필터링 및 시퀀싱과 같은 다른 작업을 적용하여 파형을 각각 수정 또는 확장할 수 있습니다.
필터링을 사용하면 신호에서 선택적인 대역의 주파수 성분을 제거할 수 있습니다. 예를 들어, ADC(아날로그-디지털 컨버터)를 테스트하는 경우, 신호 발생기에서 입력되는 아날로그 입력 신호에 컨버터 클럭 주파수의 절반보다 높은 주파수가 없도록 해야 합니다.
이는 DUT 출력에서 불필요한 앨리어싱 왜곡을 방지하기 위한 것이며, 그렇지 않을 경우 테스트 결과가 손상될 수 있습니다. 앨리어싱은 관심 주파수 범위에 왜곡된 변환 부산물이 유입되는 현상입니다. 앨리어싱 신호가 출력되는 DUT로는 의미 있는 측정 결과를 얻을 수 없습니다.
이러한 주파수를 안정적으로 제거하는 방법 중 하나는 파형에 가파른 로우-패스 필터를 적용하여 지정된 지점 이하의 주파수는 통과시키고 차단점 위의 주파수는 과감히 감쇠시키는 것입니다. 또한 필터를 사용하여 사각파 및 삼각파와 같은 파형을 재형성할 수 있습니다. 경우에 따라 새로운 파형을 만드는 것보다 기존 파형을 이 방법으로 수정하는 것이 더 간단할 수 있습니다. 과거에는 이러한 결과를 얻는 데 신호 발생기와 외부 필터를 사용하는 것이 필수적이었습니다. 다행히도 오늘날의 고성능 신호 발생기에는 대부분 제어 가능한 내장 필터가 포함되어 있습니다.
시퀀싱
DUT를 완전히 검사하려면 긴 파형 파일을 만들어야 하는 경우가 흔합니다. 파형 중 일부가 반복되는 부분에서 파형 시퀀싱 기능을 사용하면 지루하고 메모리 사용량이 많은 파형 프로그래밍 작업을 대부분 줄일 수 있습니다. 시퀀싱을 활용하면 막대한 수량의 "가상" 파형 사이클을 계측기의 메모리에 저장할 수 있습니다. 파형 시퀀서에는 루프, 점프 등과 같은 컴퓨터 분야의 명령이 차용되고 있습니다.
이 명령들은 파형 메모리와 분리된 시퀀스 메모리에 존재하며, 파형 메모리의 특정 세그먼트가 반복되도록 만듭니다. 작업 사이클의 수와 발생되는 순서는 프로그래밍 가능한 반복 카운터, 외부 이벤트에 따른 분기, 기타 제어 메커니즘에 의해 결정됩니다. 시퀀스 컨트롤러를 사용하면 거의 무한한 길이의 파형을 만들 수 있습니다.
아주 간단한 예를 들자면, 4000 포인트의 메모리에 깨끗한 펄스가 메모리 절반(2000 포인트)에 로드되고, 왜곡된 펄스가 나머지 절반을 사용하는 상황을 가정할 수 있습니다. 메모리 콘텐츠의 기본적인 반복만이 가능한 경우 신호 발생기는 정지 명령이 있을 때까지 항상 두 펄스를 순서대로 반복하게 됩니다. 하지만 파형 시퀀싱을 통해 이를 완전히 바꿀 수 있습니다.
예를 들어 매 511 사이클 후에 왜곡된 펄스가 연속으로 2회 나오도록 하려면, 깨끗한 펄스를 511회 반복한 다음 왜곡된 신호로 점프하고 2회 반복한 후, 다시 처음으로 돌아가 계속해서 루프를 반복하도록 시퀀스를 작성하면 됩니다.
해당 개념이 그림 32에 나와 있습니다.
루프 반복은 무한 또는 지정된 값으로 설정하거나, 외부 이벤트 입력을 통해 제어할 수 있습니다. 저장된 파형 사이클의 수와 결과적인 시간 분해능 사이의 반대급부에 대해 이미 논의한 부분을 고려하면, 시퀀싱은 개별 파형의 분해능 저하 없이 훨씬 뛰어난 유연성을 제공합니다.
참고로 시퀀싱이 적용된 파형 세그먼트는 이어지는 세그먼트와 동일한 진폭 지점에서 계속되어야 합니다. 즉, 사인파 세그먼트의 마지막 샘플 값이 1.2V였다면, 시퀀스에서 다음 세그먼트의 시작 값도 1.2V여야 합니다. 그렇지 않으면 DAC에서 돌연히 새로운 값으로 변경하려고 시도할 때 바람직하지 않은 글리치가 생길 수 있습니다.
이 예는 아주 기본적인 것이지만 불규칙적인 패턴 의존적 오류를 검출하는 데 필요한 기능을 나타냅니다. 한 가지 예는 통신 회로의 심볼 간 간섭입니다. 심볼 간 간섭은 한 사이클의 신호 상태가 이어지는 사이클의 신호에 영향을 주어 왜곡시키거나 그 값마저 변경시킬 때 발생합니다. 파형 시퀀싱을 사용하면 신호 발생기를 자극제로 수일 또는 수주에 이르는 장기적인 스트레스 테스트를 실행할 수 있습니다.
통합 편집기
형태는 동일하지만 시리즈가 진행됨에 따라 진폭이 달라지는 일련의 파형 세그먼트가 필요한 경우를 가정해 보겠습니다. 이러한 진폭 변화를 만들기 위해 파형을 다시 계산하거나 오프라인 파형 편집기를 사용하여 파형을 다시 그릴 수도 있습니다. 하지만 두 가지 방법 모두 불필요하게 시간이 많이 소요됩니다. 파형 메모리의 시간과 진폭을 모두 수정할 수 있는 통합 편집 툴을 사용하는 것이 더 나은 방법입니다.
오늘날의 혼합 신호 발생기는 파형 생성 작업을 간소화할 수 있는 몇 가지 유형의 편집 툴을 제공합니다.
■그래픽 편집기 - 파형의 사실적인 묘사를 구성 및 확인할 수 있는 툴입니다. 결과 데이터 포인트는 컴파일 후 파형 메모리에 저장됩니다.
■시퀀스 편집기 - 시퀀스에서 지정된 저장 파형에 작용하는 컴퓨터와 유사한 프로그래밍 구조(점프, 루프 등)를 가진 편집기입니다
데이터 가져오기 기능
데이터 가져오기 기능을 사용하면 신호 발생기 외부에서 생성된 파형 파일을 사용할 수 있습니다. 예를 들어 최신 디지털 스토리지 오실로스코프로 캡처한 파형은 GPIB 또는 이더넷을 통해 손쉽게 혼합 신호 발생기로 전송할 수 있습니다. 이 작업은 "기준 장치(golden device)"의 레퍼런스 신호를 사용하여 이후 해당 장치의 모든 프러덕션 사본을 테스트하는 테스트 방법론에 핵심입니다. 계측기의 편집 툴을 사용하면 저장된 다른 파형처럼 신호를 조작할 수 있습니다.
시뮬레이터 및 기타 EDA(전자 설계 자동화) 툴도 편리하게 활용할수 있는 또 다른 파형의 소스입니다. 신호 발생기는 EDA 데이터를 유입, 저장, 재생산하는 기능을 통해 초기 설계 시제품의 개발 기간을 단축시켜 줍니다.
혼합 신호 발생기를 사용한 파형 생성
오늘날의 첨단 혼합 신호 발생기, 특히 AWG는 파형을 생성 및 편집할 수 있는 방법을 다양하게 제공합니다. 더불어, 일부 계측기에는 바로 사용할 수 있는 애플리케이션별 파형도 포함되어 있습니다. 그림 35에는 AWG를 사용하여 신호를 만들 때 필요한 절차가 나와 있습니다.
파형 파일은 일반적으로 생성된 후 영구적으로 저장됩니다. 파형(또는 그 세그먼트)은 원래 애플리케이션 작업이 완료되고 오랜 시간이 경과된 후에도 다시 유용하게 사용할 수 있습니다. 따라서 엔지니어링 작업용으로 설계된 AWG에는 파형 파일과 시퀀스를 영구적으로 저장하는 로컬 하드 디스크가 있습니다. 가장 첫 단계는 표준 파형 기능을 사용하거나 다른 계측기 또는 시뮬레이션 소프트웨어에서 가져온 파형으로 파형을 만드는 것입니다.
파형 편집 또는 생성 단계는 다수의 사용자 친화적 편집기를 통해 지원됩니다. 기본적인 파형 편집기는 "원시" 파형 세그먼트를 사용하며, 수학 연산, 잘라내기 및 붙여넣기 등 다양한 방법으로 세그먼트를 수정할 수 있는 툴을 제공합니다.
패턴 편집기는 디지털 데이터 파형의 조작에 최적화된 툴입니다. 일반적으로 디지털 작업에는 순수 패턴 발생기가 적합한 툴이지만, AWG의 패턴 편집기를 사용하면 단일 비트를 분리하고 타이밍 또는 진폭 파라미터를 변경할 수 있습니다. 이는 디지털 발생기로는 불가능한 작업입니다.
그 예로 간단한 사인 공식에서 로그 스위프 함수를 비롯한 폭넓은 범위가 포괄됩니다. 이 경우도 마찬가지로 잘라내기 및 붙여넣기 방식의 편집으로 복잡한 파형 개발을 간소화할 수 있습니다.
AWG 설정의 최종 단계는 필요할 경우 파일을 컴파일하고(방정식 편집기에서 나온 파일처럼) 컴파일된 파일을 하드 디스크에 저장하는 것입니다. "로드" 작업으로 파형을 AWG의 동적 메모리에 불러들일 수 있으며, 여기서 메모리는 아날로그 형식으로 출력되기 전에 멀티플렉스가 적용되고 DAC로 전송됩니다.
여기까지는 AWG에서 파형을 만드는 기본적인 단계입니다. 앞서 설명한 것처럼 별도의 시퀀스 편집기를 사용하여 파형 파일을 시퀀스로 연결하여 거의 무한의 길이로 정도에 구애되지 않는 복잡성을 가진 신호 스트림을 만들어낼 수 있습니다.
복잡한 파형 생성
빠른 엔지니어링 사이클이 더 빠른 제품화 기간을 보장하는 오늘날에는 가능한 쉽고 효율적으로 실제 신호와 특성을 사용하여 설계를 테스트하는 것이 중요합니다. 이러한 실제 신호를 발생시키려면 먼저 신호를 만들어야 합니다. 이전까지 이러한 파형을 만드는 것은 상당히 까다로운 문제였으며, 설계 또는 테스트 대상 제품의 제품화기간이 길어지는 요소였습니다. ArbExpress와 같은 범용 소프트웨어 툴 또는 SerialExpress 및 RFXpress™와 같은 애플리케이션 전용 툴을 사용하면 복잡한 파형을 생성 및 편집하는 작업이 훨씬 쉬워집니다.
ArbExpressⓇ
ArbExress는 AWG 및 AFG 장비용 파형 생성 및 편집 툴입니다. 이 Windows 기반(PC) 애플리케이션을 사용하면 텍트로닉스 오실로스코프의 파형을 캡처하거나 표준 파형 라이브러리에서 파형을 만들 수 있습니다.
스코프 획득 마법사의 안내에 따라 편리하게 오실로스코프에 연결하고 사용 가능한 채널 및 메모리 위치에서 데이터 소스를 선택할 수 있습니다. 파형은 전체를 가져오거나 커서를 통해 세그먼트를 추출할 수 있습니다. 또한 대상 신호 발생기의 시간 분해능에 일치하도록 파형을 리샘플링할 수도 있습니다.
ArbExpress에서 포인트 스케치 도구 또는 수치 데이터 테이블 항목을 통해 표준 파형을 바탕으로 자유롭게 파형을 정의할 수도 있습니다. 파형을 만든 후에는 수학 함수 또는 편집 툴을 사용하여 이상 현상을 손쉽게 추가할 수 있습니다. 또한 시간 또는 진폭 축에서 세그먼트나 전체 파형을 간편하게 이동할 수 있습니다. 이는 실제 신호 발생을 손쉽게 만들어주는 기능입니다.
SerialXpressⓇ
차세대 고속 직렬 표준은 3~6Gb/s 사이의 데이터 전송률 범위에 속합니다. 이러한 빠른 속도라면 줄어드는 타이밍 마진 하에서 작동할 수 있는 새로운 설계가 요구되며, 이에 따라 기존 트랜스미터 테스트를 보완할 수 있는 리시버 특성 분석의 구현이 필수적입니다.
SerialXpress는 SATA, HDMI, PCI-Express 등과 같은 고속 직렬 데이터 애플리케이션 전용으로 설계된 애플리케이션 소프트웨어 프로그램입니다. 회로 동작과 규제 표준에 대한 적합성을 효율적으로 평가하려면 엔지니어가 테스트 프로세스에 알려진 이상 현상을 다양하게 도입할 수 있어야 합니다. 주기적 지터, 무작위 지터, 프리엠퍼시스/디엠퍼시스 신호, 다양한 에지 속도 등은 적절한 리시버 작동을 보장하기 위해 에뮬레이션해야 하는 신호 동작 중 일부에 불과합니다.
SerialXpress와 같은 애플리케이션 소프트웨어 프로그램은 엔지니어들이 적합성 테스트 도중 신호 결함을 손쉽게 추가할 수 있도록 해줍니다. 대부분의 경우 이러한 프로그램은 이전까지 여러 개의 명령을 사용해야만 달성할 수 있었던 유연성과 신호 제어 기능을 제공합니다. 그림 37과 38에 일반적인 SATA(시리얼 ATA) 파형에 적용되는 SerialXpress의 설정 인터페이스가 나와 있습니다. 데이터 전송률, 신호 진폭, 상승/하강 시간, 신호 결함 등을 손쉽게 추가할 수 있습니다. SerialXpress는 또한 사용자가 결함의 크기와 규모를 제어할 수 있도록 지원하며, 각각을 개별적 또는 다른 이상 현상과 함께 동시에 분석할 수도 있습니다.
RFXpress™
RFXpress는 파형 및 설정을 시각적으로 확인할 수 있는 그래픽 사용자 인터페이스를 갖춘 최신 PC 기반 소프트웨어 툴로, 드래그 앤드롭 방식의 파형 편집과 마법사 기반의 켈리브레이션 루틴으로 빠르고 손쉽게 파형을 합성할 수 있습니다. 또한 마진 및 적합성 테스트용으로 광범위하고 철저하며 반복 가능한 설계 검증에 필요한 정확한 파형을 만들 수 있습니다. RFXpress는 신호 생성 및 자극에 필요한 시간을 현저하게 절감하여 전반적인 개발 및 테스트 시간을 줄여줍니다.
RFXpress에는 범용 또는 표준 기반 파형의 파형 생성 프로세스를 간소화할 수 있도록 자동 랩어라운드 보정 및 파형 진폭 평준화 기능도 포함되어 있습니다. 자동 랩어라운드 보정 기능은 파형의 시작과 끝 부분 사이에 커다란 신호 진폭 차이가 존재하는 상황에서 파형이 지속적으로 반복될 때 발생할 수 있는 스펙트럼 글리치를 없애줍니다.
RFXpress는 포괄적인 WiMedia 신호 기능을 지원하는 특별한 "확장" 옵션을 제공합니다. 예를 들어 WiMedia에서 RF 대역 그룹 및 중심 주파수를 정의하고 있긴 하지만 엔지니어가 IF에서 테스트를 하고자 하는 경우, RFXpress는 WiMedia에서 채택한 표준 RF 주파수 뿐 아니라 AWG의 기능 범위에 포함되는 IF 주파수에서도 신호를 정의할 수 있도록 지원합니다.
WiMedia 적합성 모드에서는 복잡한 MB-OFDM 신호도 손쉽게 합성할 수 있습니다. RFXpress에는 채택된 WiMedia 신호 표준이 통합되어 있으므로 사용자가 최고 수준에서 신호 특성을 선택할 수 있습니다. 이를 통해 표준에 의해 규제되는 신호 특성의 프로그래밍을 간소화하는 동시에, 신호를 합성할 때 부주의에 의한 오류가 발생할 가능성을 줄일 수 있습니다.
그림 21. 메모리 용량이 충분한 경우 임의 신호 발생기에서 극도로 복잡한 파형을 재현할 수 있습니다.
그림 22. 100MHz의 클럭 주파수에서 단일 4000 포인트 파형은 25kHz의 출력 신호로 제공됩니다.
그림 23. 저장된 4개의 파형과 100MHz 클럭을 사용하면 100kHz 신호가 생성됩니다.
그림 24. 충분한 대역폭은 신호 세부 정보가 손실되지 않도록 보장합니다.
그림 25. (위) 낮은 수직 분해능, (아래) 높은 수직 분해능. 수직 분해능은 재현되는 파형의 진폭 정밀도를 결정하는 요소입니다.
그림 26. (위) 낮은 수평 분해능, (아래) 높은 수평 분해능. 수평 또는 타이밍 분해능이란 에지, 사이클 시간 또는 펄스 폭을 변경할 수 있는 최소 시간 증분을 가리킵니다.
그림 27. 구역 이동
그림 28. 복수의 출력 채널
그림 29. 마커 출력
그림 30. 병렬 디지털 출력
그림 31. 필터링 적용 전과 후. 레퍼런스 1(위) 파형은 필터가 적용되지 않은 램프 파형이며, 채널 1(아래) 파형은 필터가 적용된 램프 파형입니다.
그림 32. AWG의 파형 메모리 용량은 루프 및 반복을 통해 확장할 수 있습니다.
그림 33. 그래픽 편집기와 시퀀스 편집기를 결합하여 유연한 파형 생성에 활용하는 모습
그림 34. 데이터 가져오기 기능
그림 35. AWG를 사용하여 파형을 만드는 데 사용되는 기본적인 절차
그림 36. 임의 파형을 편리하게 생성 및 편집할 수 있는 PC용 ArbExpress™
그림 37. 프리엠퍼시스가 적용된 표준 SATA 파형
그림 38. 결함을 손쉽게 만들 수 있는 SerialXpress
그림 39. RFXpress에서 생성된 단일 캐리어 RF 파형
그림 40. RFXpress를 사용하여 복잡한 UWB 파형도 손쉽게 생성할 수 있음
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