고속 신호 분석 | DS9000 Eye Diagram·Jitter·Clock Recovery
보드에서 링크가 가끔 끊기는데, 다시 측정하면 아무 문제가 없어 보인 적 있으신가요? 비트 에러는 계속 나는데 오실로스코프 파형은 깨끗해서 어디부터 봐야 할지 막막했던 적은요?
고속 신호의 문제는 눈에 보이는 진폭보다 에지의 타이밍 안에 숨어 있는 경우가 많습니다. 같은 비트 에러라도 원인은 전원 노이즈일 수도, 채널 손실일 수도, 상승·하강 에지의 비대칭일 수도 있습니다. 원인을 나눠 보지 못하면 대책도 짐작으로 세우게 됩니다.
DS9000은 데이터에서 클록을 복원한 뒤, Eye Diagram과 Jitter 분석으로 신호 품질과 문제의 원인을 수치로 보여 줍니다.
Eye Diagram 옆에 Height, Width, Q Factor, RiseTime 등 측정값이 함께 표시됩니다.
이 분석은 왜 필요할까요?
고속 직렬 통신은 대부분 클록 선 없이 데이터 전이 안에 클록 정보를 담아 보냅니다. 수신 측이 이 클록을 정확히 잡지 못하면 0과 1을 잘못 읽게 됩니다. 그래서 설계 단계에서 Eye가 얼마나 열려 있는지, Jitter가 얼마나 되는지, 그 Jitter가 어디서 오는지를 차례로 확인해야 합니다.
DS9000은 NRZ, PAM3, PAM4 신호를 지원합니다. 클록 신호와 데이터 신호 모두 분석할 수 있습니다.
DS9000으로 하면 무엇이 달라지나요?
- 세 가지 분석이 같은 기준 클록을 씁니다. Clock Recovery를 한 번 설정하면 Eye Diagram, Jitter 측정, Jitter 분해가 모두 그 클록을 기준으로 동작합니다.
- Jitter를 원인별로 나눠 봅니다. Total Jitter를 RJ와 DJ로 나누고, DJ를 다시 PJ, DDJ(ISI, DCD)로 분해합니다. 전원 노이즈, 채널 대역 제한, 에지 비대칭처럼 원인을 좁혀 갈 수 있습니다.
- 낮은 BER의 Total Jitter를 짧은 측정으로 추정합니다. Dual-Dirac 모델로 1e-12 같은 BER에서의 Total Jitter를 외삽하므로, 그만큼의 비트를 모두 측정할 때까지 기다리지 않아도 됩니다.
어떤 항목을 분석할 수 있나요?
모든 분석은 Clock Recovery로 얻은 클록을 기준으로 합니다. 아래 표는 기능별로 확인할 수 있는 항목입니다.
Clock Recovery 방식
| 방식 | 동작 | 적합한 신호 |
|---|---|---|
| Constant Frequency | 설정하거나 자동 측정한 데이터 레이트로 클록을 맞춥니다 | 일반적인 클록·데이터 신호 |
| PLL (1차·2차·3차) | 데이터의 위상과 주파수 변화를 따라가며 클록을 복원합니다 | 변조가 있거나 Jitter가 큰 신호, SSC 신호 |
| Explicit Clock | 외부에서 입력한 기준 클록으로 데이터를 샘플링합니다 | 소스 동기 신호 |
| Explicit PLL | 외부 클록을 기준으로 PLL 방식을 함께 적용합니다 | 소스 동기 신호 |
Clock Recovery는 데이터 스트림에서 클록을 꺼내 데이터 샘플링의 기준으로 씁니다.
Jitter 측정 항목
| 측정 항목 | 확인 내용 | 대상 신호 | 결과 표시 |
|---|---|---|---|
| TIE | 각 에지가 복원 클록의 이상 위치에서 벗어난 시간 | 클록, 데이터 | 측정값, 추세 그래프, 스펙트럼, 히스토그램 |
| Cycle-Cycle | 인접한 두 주기의 차이 | 클록 | 측정값 |
| Pos-Pos | 인접한 양(+) 펄스 폭의 차이 | 클록 | 측정값 |
| Neg-Neg | 인접한 음(−) 펄스 폭의 차이 | 클록 | 측정값 |
| Duty | 주기 대비 양(+) 펄스 폭의 비율 | 클록 | 측정값 |
1.25 Gb/s PRBS 신호의 TIE를 추세 그래프, 스펙트럼, 히스토그램으로 함께 볼 수 있습니다.
Jitter 분해 항목
| 성분 | 의미 | 주요 원인 | 결과 표시 |
|---|---|---|---|
| TJ | Total Jitter. 지정한 BER에서의 전체 Jitter | 아래 성분의 합 | 측정값, BER Bathtub |
| RJ | Random Jitter. 가우시안 분포를 따르는 성분 | 특정 원인으로 나누기 어려운 무작위 성분 | 측정값, RJPJ 히스토그램·스펙트럼 |
| PJ | Periodic Jitter. 주기적인 변조 성분 | 스위칭 전원 노이즈 등 외부 간섭 | 측정값, RJPJ 스펙트럼 |
| DDJ | Data-Dependent Jitter. 데이터 패턴에 따라 달라지는 성분 | ISI, DCD | 측정값, DDJ 히스토그램, DDJ vs Bit |
| ISI | Inter-Symbol Interference. 앞뒤 심볼의 간섭 | 채널 대역 제한, 반사 | 측정값, ISI Filter |
| DCD | Duty Cycle Distortion. 상승·하강 에지 비대칭 | 상승·하강 에지의 전파 지연 차이 | 측정값 |
TJ, RJPJ, DDJ 히스토그램을 한 그래프에 겹쳐 성분별 분포를 비교할 수 있습니다.
Eye Diagram 측정 항목
| 측정 항목 | 확인 내용 |
|---|---|
| Height, Width | Eye가 세로·가로로 열린 정도 |
| One, Zero, Amp | 1 레벨, 0 레벨, 진폭 |
| Cross | 교차점 위치 (%) |
| Q Factor | 신호 대 잡음 품질 지표 |
| BR | 비트 레이트 |
| RiseTime, FallTime | 상승·하강 시간 |
| DCD(Time), DCD(%) | Duty Cycle Distortion |
PAM3 신호도 같은 메뉴에서 Eye Diagram으로 볼 수 있습니다.
Eye Mask를 켜면 Eye가 마스크 영역을 침범하는지 자동으로 판정합니다. 마스크는 직접 그려서 저장하고 다시 불러올 수 있으며, 여러 영역을 함께 쓸 수 있습니다. 판정에 실패하면 화면 저장, 경고음, 원시 데이터(CSV) 저장, 측정 정지 중 원하는 동작을 지정할 수 있습니다.
마스크 영역별로 침범한 UI 수와 전체 Pass/Fail 결과가 오른쪽에 표시됩니다.
분석은 어떤 순서로 진행하나요?
- 신호를 채널에 연결하고, 진폭이 화면을 채우도록 수직 스케일을 맞춥니다.
- 메모리를 Auto로 두고 샘플링 20 GSa/s에서 타임베이스를 조정해 메모리 깊이를 32 Mpts 이상 확보합니다.
- Signal Type(NRZ, PAM3, PAM4)과 Threshold를 설정합니다.
- Clock Recovery 방식을 고릅니다. 데이터 레이트는 자동으로 측정할 수 있습니다.
- Jitter Measure, Eye, Jitter Decompose 중 필요한 분석을 켭니다.
- 측정값 창과 그래프에서 결과를 확인합니다. Eye Mask를 쓰면 Pass/Fail 통계가 함께 표시됩니다.
어떤 현장에서 쓰이나요?
- SerDes·고속 인터페이스 보드 디버깅: 간헐적인 링크 에러의 원인을 찾을 때 Jitter를 분해해 PJ(전원 노이즈 계열)와 ISI(채널 손실 계열) 중 어느 쪽이 큰지 확인합니다.
- SSC를 쓰는 신호 검증: PCIe처럼 확산 스펙트럼 클록을 쓰는 신호는 2차 PLL Clock Recovery로 주파수 변화를 따라가며 TIE를 측정합니다.
- 클록 회로 품질 확인: 클록 신호의 TIE, Cycle-Cycle, Duty를 측정하고 TIE 스펙트럼에서 특정 주파수의 간섭을 찾습니다.
- PAM4 링크 개발: 레벨 사이 전이 에지별로 Jitter와 Eye를 확인합니다.
PCIe 1.0 SSC 신호를 2차 PLL로 클록 복원한 뒤 측정한 TIE 결과입니다.
무엇을 준비해야 하나요?
분석은 DS9000 본체 화면의 기능 메뉴에서 바로 실행합니다. 별도 PC나 외부 장비는 필요하지 않습니다.
필요한 구성
| 구성품 | 모델·주문번호 | 역할 |
|---|---|---|
| 오실로스코프 | DS9000 시리즈 | 신호 수집과 분석 |
| Jitter 분석 옵션 | DS9000-JITTA | Clock Recovery, Jitter 측정 |
권장 설정은 샘플링 20 GSa/s, 메모리 깊이 32 Mpts 이상입니다. 프로모션 대상인 DS9604, DS9404, DS9204, MSO9402는 모두 최대 20 GSa/s를 지원합니다. JITTA는 Q4 프로모션 번들에 포함되지 않는 별도 옵션입니다.
기술지원팀 팁
비트 에러가 날 때는 Eye만 보지 말고 Jitter를 먼저 나눠 보세요. PJ가 크면 전원 노이즈나 외부 간섭을, ISI가 크면 채널 손실이나 반사를 먼저 의심하면 됩니다.
이런 분께 추천합니다
- 고속 직렬 인터페이스의 신호 무결성을 검증하는 하드웨어 설계 엔지니어
- 간헐적인 링크 에러의 원인을 찾아야 하는 디버깅·검증 엔지니어
- 클록 회로와 PLL의 품질을 정량적으로 확인하려는 회로 설계자
- PAM3, PAM4 같은 다중 레벨 신호를 다루는 개발팀
자주 묻는 질문
Q. 클록 선이 없는 데이터 신호도 Eye Diagram을 그릴 수 있나요?
가능합니다. Clock Recovery가 데이터 전이에서 클록을 복원하고, 그 클록을 기준으로 Eye Diagram을 그립니다.
Q. PAM4 신호의 Jitter 분해는 어떻게 하나요?
PAM 신호는 TIE 기준으로 분해합니다. 0-1, 1-2, 2-3 전이 에지 중 하나를 고르거나 전체 에지를 한 번에 분석할 수 있습니다.
Q. 1e-12 BER의 Total Jitter를 보려면 그만큼 오래 측정해야 하나요?
아닙니다. Dual-Dirac 모델로 측정한 분포의 꼬리를 맞춰 낮은 BER에서의 Total Jitter를 추정합니다. BER Bathtub 곡선으로도 확인할 수 있습니다.
Q. 오실로스코프 자체의 Jitter가 결과에 섞이지 않나요?
보정할 수 있습니다. Calibrate Scope Jitter로 오실로스코프 자체의 Random Jitter를 먼저 측정하고, Remove Scope Random Jitter를 켜면 그 값을 결과에서 뺍니다. DUT의 Jitter가 작아 장비 노이즈와 비슷한 수준일 때 특히 필요합니다.
Q. 반복 패턴이 아닌 실제 데이터도 Jitter 분해가 되나요?
됩니다. 반복 패턴은 Periodic 모드로 빠르게 분석하고, 임의 데이터는 Arbitrary 모드에서 ISI 필터 모델로 DDJ를 추정합니다.
DS9000 Q4 프로모션: 4개 모델 15% 할인 + 번들 옵션 무료
| 모델 | 대역폭 | 아날로그 채널 | 정가 | 할인 적용가 |
|---|---|---|---|---|
| DS9604 | 6 GHz | 4 | 23,990,000원 | |
| DS9404 | 4 GHz | 4 | 19,620,000원 | |
| DS9204 | 2.5 GHz | 4 | 15,250,000원 | |
| MSO9402 | 4 GHz | 2 | 15,250,000원 |
할인가에 무료로 포함되는 번들 옵션
- DS9604, DS9404, DS9204: DS9000-BND (기능·애플리케이션 번들. AUTOA·AEROA·AUDIOA·FlexA·SENTA 디코딩 옵션 포함)
- MSO9402: MSO9000-BND (기능·애플리케이션 번들. AFG200 함수 발생기 대역폭 옵션과 AUTOA·AEROA·FlexA·SENTA 디코딩 옵션 포함)
프로모션 기간은 2026년 12월 31일까지입니다. RIGOL 공식 대리점 또는 리골코리아 견적 문의로 구매하실 수 있습니다.
※ 표시 가격은 부가세 별도이며 천원 이하 단위를 절세한 표현입니다.
더 자세한 내용은 아래 Application Note를 참고해 보세요.