[發明專利]廉價的低相位噪聲的高速穩定時間基準

有效

• 申請號: 200710087270.0
• 申請日: 2007-03-21
• 公開（公告）號: CN101078908A
• 公開（公告）日: 2007-11-28
• 發明（設計）人: 羅米·梅德
• 申請（專利權）人: 韋瑞吉（新加坡）私人有限公司
• 主分類號: G04F5/04
• 分類號: G04F5/04;G04F5/06;H03B5/32
• 代理公司: 北京東方億思知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 王怡

技術領域

本發明涉及廉價的低相位噪聲的高速穩定時間基準。

背景技術

各種電子測試設備都需要穩定的時鐘信號或時間基準。這對于其內部 結構依賴于對感興趣的信號進行采樣并將它們的數字化值存儲在存儲器中 以進行后續處理的設備尤其關鍵。這種時間基準需要提供高速時鐘信號 (例如一百到幾百兆赫茲)的原因至少有兩個。首先，在ATE(自動測試 設備)行業，有一種說法“測試器上的時間就是金錢...”。這句話的意思 是說如果DUT(被測試器件)的測試可以更快地結束，就可以利用更少的 (昂貴的)測試器來測試更多的部件，并且實現了經濟上的節省。一些這 樣的ATE例如是根據若干衡量方式中的任一種的相當大規模的系統(‘底 部占地’或物理尺寸、千瓦量級的功耗、需要每平方英尺若干鎊的地板強 度、其它地點環境要求等)，更不要提它們的成本了(用于測試存儲器設 備的一些ATE系統是可擴展的，并且當組裝上全部的可選部件時可能要花 費一百萬美元以上)。其次，隨著技術的改進，要測試的新開發部件本身 可能就工作在比以往更高的速度上。由于希望以所預期的部件實際工作的 速度來測試部件，或者根據對不同工作速度的適應度對部件進行分類，測 試部件的ATE需要其自身能夠以與所預期的被測試部件相比相當的或更高 的速度工作。

時間基準還需要很穩定，至少是具有合理的頻率穩定性(隨時間的準 確性)，具有較低的周期間抖動性或相位噪聲。由于給定部件可能是在從 零點幾秒到一分鐘或若干分鐘不等的一段時間內被測量，所以不要求嚴格 的實驗室意義上的時間基準的長期頻率穩定性(例如每天10¹²或10¹⁴分之 幾)。也不是說在測試部件過程中需要最高精度的時間基準：例如 400,000,00X?Hz(即精確到八位)的時間基準實際上與400,000,000.0XX Hz(即精確到十位)的時間基準的效果一樣。就是說，按照這兩個基準， 不能工作在350MHz以上的DUT是不合格的，而能夠工作在高達425MHz 的DUT是合格的。因此，我們不去找具有銫或銣元素的基本頻率標準的 商用ATE：石英晶體振蕩器一般就足夠了。

另一方面，尤其是針對高速操作而言，沿位置處的抖動可能常常與 DUT合格還是不合格有很大的關系。我們可以將數字信號(其值在所給出 的時刻為邏輯1(真)或邏輯0(假)的信號)中的抖動認為是由于信號 的跳變而在時間軸上與理想位置的偏離。常常期望ATE設備能夠測量這種 抖動，要求能夠在時鐘周期內所選擇的特定位置處獲取信號的樣本，并且 具有相當高的分辨率。而且，ATE不僅必須測量DUT所產生的輸出信號 的抖動，而且ATE一般被期望給DUT提供各種激勵以測試其承受低于理 想值的輸入的能力。除了變化的信號電平和跳變時間()之外，可以改變 的一個參數是那些激勵的沿位置，其測試DUT對其輸入信號上的抖動的 敏感性。這也需要能夠在時鐘周期內選擇特定位置作為激勵信號中所應用 的跳變的位置。有各種方法可以在所選擇位置處實現某種所需要的活動， 并且這些方法都是給時間基準中的沿引入可編程的延遲。這一切都很好， 但是在這樣的布置中我們的可信度不僅受到建立延遲的準確性的限制，而 且受到時間基準自身短期穩定性的限制。就是說，如果我們用于進行這種 測試的時間基準本身受到非常大的抖動的影響，那么我們就不能說對DUT 進行了準確的測量，包括一些帶有抖動的測量。

因此，作為電子行業的高質量ATE的供應商，雖然我們可能不在乎我 們的高速時間基準不具有絕對的準確性和實驗室級標準的長期穩定性，但 是我們確實希望其短期漂移和相位噪聲(周期間抖動)非常小，以使得在 我們的ATE所進行的測試或測量中引起非常小的誤差。

用于解決這些問題的常見方案是利用中低頻的晶體振蕩器(例如在 10-20MHz的范圍內)，可以利用爐膛或其它基于對晶體溫度的感知的補 償機構來穩定。當正確地執行時，這些技術可以在晶體的頻率處提供適當 準確度的頻率和相當低的相位噪聲水平。遺憾的是，大多數晶體都不能工 作在新式ATE裝置常常需要的更高的頻率處(例如400MHz或更高)。 直到最近，基本頻率達到那么高的晶體不得不非常薄，使得它們不能承受 電線焊接處理，或者它們會在工作時斷裂。