[지터·신호 품질 가이드 3/3] 지터 분해 응용 가이드 — TJ를 RJ·DJ로 분리하기 Leave a comment

지터·신호 품질 가이드123📑 전체 목차

문서 정보 — RIGOL 오실로스코프 지터 분해(Jitter Decomposition) 기능 사용자 가이드(응용 가이드, 2025)를 한국어로 옮기고 읽기 쉽게 정리한 글입니다. 원문의 장 구성(문서 설명, 지터 원리, 지터 분해 기능 소개, 대표 응용 시나리오, 부록)을 그대로 따랐습니다. 클록 복구 설정은 같은 시리즈의 「클록 복구」 편을 참고하세요.

1. 문서 설명

이 문서는 RIGOL 오실로스코프 지터 분석 기능의 사용자 가이드이며 다음 내용을 소개합니다.

  • 지터 분해 측정 항목의 기본 개념
  • 오실로스코프의 지터 분해 기능 사용 방법
  • 대표 응용 시나리오의 시험 방법

이 문서는 오실로스코프로 고속 직렬 디지털 신호의 지터를 분석하는 엔지니어를 위한 것입니다. 본문에 나오는 참조 문서는 《클록 복구 응용 가이드》, 《지터 분해 — RJ 대역폭 방식 선택》, 《지터 분해 — ISI 필터 계수 설정 방법》이며 RIGOL 공식 웹사이트(www.rigol.com)에서 받을 수 있습니다.

2. 지터 원리 소개

오실로스코프의 지터 분해 기능은 주로 고속 직렬 디지털 신호 지터의 종합 분석에 쓰이며, 고속 인터페이스 설계·검증 과정의 핵심 도구입니다.

이 기능은 오실로스코프가 신호를 깊이 있게 통계 분석하게 해서, 총 지터(TJ) 를 두 가지 핵심 성분인 랜덤 지터(RJ) 와 결정론적 지터(DJ) 로 정확히 분해하고, 결정론적 지터를 다시 주기성 지터(PJ), 듀티 사이클 왜곡(DCD), 부호 간 간섭(ISI) 등 대표 성분으로 정량화합니다.

지터 히스토그램, 배스터브(bathtub) 곡선, 지터 스펙트럼 같은 다각도의 분석 화면을 통해 엔지니어는 타이밍 여유가 충분한지 빠르게 평가하고, 클록 소스 열화, 전원 노이즈, 전자기 크로스토크, 신호 무결성 열화 같은 지터의 근본 원인을 정확히 짚어낼 수 있습니다.

또 이 기능은 이중 디랙(Dual-Dirac) 모델 같은 업계 표준 통계 모델을 기반으로 하기 때문에, 매우 낮은 비트 오류율(BER) 에서의 지터 피크-피크 값을 효율적으로 추정할 수 있습니다. 그래서 전통적인 직접 측정에 필요한 방대한 데이터 수집과 긴 시험 시간을 크게 줄여 개발·검증 효율을 높입니다.

2.1 시간 간격 오차 (TIE, Time Interval Error)

TIE는 클록의 각 유효 에지가 이상적인 위치에서 얼마나 벗어났는지를 나타냅니다. 이때 이상적인 시간 기준은 주파수와 위상이 피시험 파형과 가장 잘 맞는(최적 적합) 일정 주파수의 이상적인 클록 신호입니다.

2.2 지터의 이중 디랙 모델

이중 디랙 모델은 TIE의 확률 밀도 함수를 설명하는 데 흔히 쓰이는 수학 모델입니다. 이 모델은 총 지터(TJ)를 랜덤 지터(RJ) 와 결정론적 지터(DJ) 두 부분으로 나눕니다. RJ는 가우시안 분포를 따르고, DJ는 두 개의 이산적인 디랙 δ 함수(쌍봉 분포)로 단순화됩니다. 두 확률 밀도 함수를 컨볼루션하면, 낮은 확률 구간(분포의 “꼬리”) 에서 실제로 측정한 TJ 히스토그램과 매우 잘 맞습니다. 아래 그림은 이중 디랙 모델이 낮은 확률 꼬리를 맞추는 모습입니다.

그림 1. 이중 디랙 모델이 TJ 히스토그램의 낮은 확률 꼬리에 적합하는 모습
그림 1. 이중 디랙 모델이 TJ 히스토그램의 낮은 확률 꼬리에 적합하는 모습

2.3 지터의 모델 설명

이중 디랙 모델은 지터 분석의 핵심 도구로, 통계 모델로 매우 낮은 BER에서의 피크-피크 지터를 추정할 수 있어서 전통적인 직접 측정에 필요한 엄청난 시간 비용을 피하게 해 줍니다. 총 지터(TJ)를 빠르게 추정하는 것 외에, 지터 분해 기능은 엔지니어가 지터의 구체적인 원천과 원인을 식별하는 데도 효과적입니다. 지터의 계층 분류 관계는 아래 그림과 같습니다.

그림 2. 지터의 계층 분류 (TJ → RJ + DJ → PJ, DDJ(ISI, DCD) 등)
그림 2. 지터의 계층 분류 (TJ → RJ + DJ → PJ, DDJ(ISI, DCD) 등)

더 세밀한 지터 분석 모델에서 결정론적 지터(DJ) 는 보통 다음 핵심 성분으로 다시 분해됩니다.

성분 영문 의미
PJ Periodic Jitter 시스템 내부나 외부 간섭이 만드는 주기적 변조 신호(예: 스위칭 전원 노이즈)
DDJ Data-Dependent Jitter 데이터 비트열과 그 이전 상태와 강하게 관련된 지터 성분
ISI Inter-Symbol Interference 주로 전송 채널의 대역폭 제한이나 반사로 앞뒤 데이터 심볼이 서로 간섭
DCD Duty Cycle Distortion 신호 상승 에지와 하강 에지의 전송 지연이 달라서(펄스 폭 비대칭) 생기는 지터
그림 3. 지터 성분 분해 예
그림 3. 지터 성분 분해 예

2.4 지터 설명 이론

#### 2.4.1 주기 데이터 패턴과 비주기 데이터 패턴

지터 분해 소프트웨어는 여러 클록 파형과 NRZ 직렬 데이터 파형의 지터 분석을 지원하며, 특정 이진 코드 시퀀스에 제한되지 않습니다. 클록 신호는 “1/0″이 번갈아 나오는 코드 패턴의 데이터 파형으로 등가 처리합니다. 사용자가 지정한 데이터 패턴 유형에 따라 두 가지 알고리즘을 씁니다.

모드 특징 제한 적합한 용도
주기 패턴(Periodic mode) 반복되는 데이터 패턴을 위한 방식. 계산 효율이 매우 높고 분석 속도가 비주기 모드보다 훨씬 빠름 최대 패턴 길이(Pattern Length)에 제한됨. 제한된 길이 안의 순환 패턴만 지원 반복성이 높고 패턴이 고정된 파형(특정 프로토콜의 동기 코드 스트림, 간단한 시험 자극 등)
비주기 패턴(Non-periodic mode) 임의의 랜덤 데이터 패턴을 처리할 수 있고 더 복잡하고 불규칙한 신호 특성에 대응 계산 시간이 상대적으로 긺 실제 조건에서의 복잡한 데이터 흐름 분석(고속 데이터 통신 링크, 저장 시스템의 랜덤 데이터)

#### 2.4.2 RJ와 PJ에서 DDJ 분리하기

##### 2.4.2.1 주기 패턴

주기 모드에서는 특정 비트 위치에서 반복되는 TIE 샘플을 통계해서 데이터 의존 지터(DDJ)를 분리합니다. 처리 흐름은 다음과 같습니다.

  1. TIE 추출과 패턴 인식 — 먼저 소스 파형에서 논리 비트열을 추출하고 그 비트열의 주기적 패턴 길이(Pattern Length) 를 정합니다. 그런 다음 전체 파형의 TIE 함수를 계산하고 각 TIE 값을 논리열의 구체적인 비트 위치에 대응시킵니다.
  2. 서브샘플링과 데시메이션 — 원래 TIE 함수를 여러 서브샘플 TIE 시퀀스로 뽑아냅니다. 각 시퀀스는 패턴의 특정 비트 하나에 대응합니다. 추출 과정에서 건너뛰는 샘플 수는 사용자가 설정한 랜덤 지터(RJ) 대역폭 모드에 따라 달라집니다.

– 협대역 모드(Narrow/Pink): 추출 비율을 최대로 해서 남기는 샘플을 줄임(저주파 RJ 대상). (RJ 대역폭 선택은 《지터 분해 — RJ 대역폭 방식 선택》 참고) – 광대역 모드(Wide/White): 추출 비율을 최소로 해서 더 많은 샘플을 남김(광대역 RJ 대상).

  1. 주파수 영역 변환과 DDJ 분리 — 각 서브샘플 TIE 시퀀스의 평균을 계산합니다. 이 평균이 해당 논리 비트 위치의 데이터 의존 지터(DDJ) 입니다. 이 단계로 결정론적인 DDJ 성분이 정확히 정량화되어 총 TIE에서 제거되고, 랜덤 지터(RJ)와 주기성 지터(PJ) 가 정밀하게 분리됩니다.

##### 2.4.2.2 비주기 패턴

비주기 모드에서는 고정된 반복 패턴이 없어서 특정 위치의 TIE를 단순 평균할 수 없습니다. 그래서 지터 분해 소프트웨어는 모델 기반 추정 방법을 써서 ISI 필터로 이웃한 데이터 비트에서 DDJ를 추정합니다.

  • 핵심 원리: 공격자(Aggressor) – 피해자(Victim) 모델 — 알고리즘은 부호 간 간섭(ISI) 물리 모델을 바탕으로, 이웃한 신호 천이(에지)가 가진 에너지가 현재 천이의 타이밍을 방해한다고 가정합니다.

– 피해자(Victim): 지금 측정하고 있는 신호 에지 – 공격자(Aggressor): 현재 에지의 앞(선행) 또는 뒤(후행) 이웃 신호 에지

  • 비선형 ISI 필터 설계 — 신호 상승·하강 에지 특성이 서로 달라서 생기는 비선형 효과에 대응하기 위해, 필터는 네 종류의 독립 가중 계수 집합을 가집니다. 네 가지 천이 조합에 대응합니다.

– 상승 피해자 – 상승 공격자 – 상승 피해자 – 하강 공격자 – 하강 피해자 – 상승 공격자 – 하강 피해자 – 하강 공격자

  • 알고리즘 최적화와 계수 계산 — 사용자는 필터가 포함할 선행·후행 비트 수(Tap 수) 만 지정하면 됩니다. 소프트웨어가 최소 평균 제곱 오차(LMS) 알고리즘으로 최적 필터 계수를 자동 계산해, 측정한 총 지터(TJ)와 모델이 계산한 DDJ 사이의 평균 제곱 오차가 최소가 되게 합니다. 아래 그림은 계수가 8개인 ISI 필터의 예입니다.
그림 4. 계수 8개의 ISI 필터 예
그림 4. 계수 8개의 ISI 필터 예

ISI 필터 계수 설정 방법은 《지터 분해 — ISI 필터 계수 설정 방법》을 참고하세요.

2.5 RJ에서 PJ 분리하기

#### 2.5.1 주기 패턴

주기 모드에서는 총 지터(TJ) 스펙트럼에서 DDJ 성분을 뺀 나머지 스펙트럼이 랜덤 지터(RJ) 와 주기성 지터(PJ) 로 구성됩니다. 이 둘을 분리하는 단계는 다음과 같습니다.

  1. 전력 스펙트럼 밀도(PSD) 계산 — 남은 RJ/PJ 스펙트럼의 PSD를 계산합니다.
  2. 스펙트럼 평균(APSD) — 현재 수집한 스펙트럼과 지금까지 누적한 스펙트럼을 평균해 평균 PSD(APSD) 를 만듭니다. 이 단계가 랜덤 노이즈 바닥을 효과적으로 낮추고 주기 성분을 돋보이게 합니다.
  3. PJ 성분 제거 — APSD에서 배경 노이즈 바닥보다 현저히 높은 스퍼(spur) 는 모두 잠재적 주기성 지터(PJ) 로 식별하고 제거합니다.
  4. RJ RMS 계산 — PJ를 제거하고 남은 배경 스펙트럼 성분을 적분해서 랜덤 지터(RJ)의 RMS(실효값) 를 계산합니다.
그림 5. APSD보다 진폭이 훨씬 큰 스펙트럼 성분을 TJ 스펙트럼에서 제거하고 남은 성분으로 RJ RMS를 계산
그림 5. APSD보다 진폭이 훨씬 큰 스펙트럼 성분을 TJ 스펙트럼에서 제거하고 남은 성분으로 RJ RMS를 계산

#### 2.5.2 비주기 패턴

주기 모드와 비슷하게, 먼저 시간 영역에서 총 지터(TJ)에서 DDJ를 빼서 RJ와 PJ만 포함하는 TIE 시계열을 만듭니다. 그 뒤의 처리 흐름은 더 복잡합니다.

스펙트럼 전처리: 분할(Segmentation)과 데시메이션(Decimation)

PSD를 계산하기 전에, 사용자가 선택한 RJ 대역폭 모드에 따라 TIE 시퀀스를 다르게 전처리합니다.

  • 협대역 모드(핑크): TIE 함수를 데시메이션해서 저주파 성분에 집중합니다.
  • 광대역 모드(화이트): TIE 함수를 분할해서 광대역 성분을 덮습니다.

“빈 구간 변조(공동 변조)” 효과 대응

임의의 데이터 패턴에서는 데이터 비트열이 불규칙하므로 TIE가 신호 에지에만 존재하고, 에지가 없는 곳에는 데이터 “구멍”이 생깁니다. 이 비균일 샘플링(게이팅 효과) 이 스펙트럼 변조를 일으킵니다.

  • 현상: 단일 주파수 PJ 성분이 스펙트럼에서 선 하나로 나타나지 않고 여러 스퍼(주 피크 + 변조 측대파)로 갈라집니다.
  • 어려움: 데이터 패턴에 의해 변조된 이 PJ 스퍼는 진폭이 작아서 단순한 진폭 임계값으로는 RJ 본바닥과 구분하기 어렵습니다.

반복 차감 알고리즘

이 문제를 풀기 위해 지터 분해는 모델 기반 반복 차감법을 씁니다.

  1. 모델링과 예측 — 알려진 직렬 데이터 패턴을 바탕으로 PJ가 스펙트럼에 만드는 변조 스퍼의 위치와 진폭을 계산(예측)합니다.
  2. 반복 차감 — 원래 RJ/PJ 스펙트럼에서 이렇게 예측한 PJ 성분(주 피크와 측대파 포함)을 하나씩 뺍니다.
  3. 수렴 — 스펙트럼에 뚜렷한 주기 성분이 더 이상 남지 않을 때까지 이 과정을 반복합니다.
  4. RJ 계산 — 마지막으로 남은 깨끗한 배경 PSD를 적분해서 RJ의 RMS를 구합니다.

2.6 PJ와 DJ에 이중 디랙 모델 적용하기

지터 분해 소프트웨어는 이중 디랙(Dual-Dirac) 모델을 실측 지터 히스토그램에 맞춰서 DJ와 PJ 파라미터를 정합니다. 일반적인 맞춤 방법은 가우시안 성분(RJ)과 쌍봉 성분(DJ)을 동시에 반복해서 풀어야 하지만, 지터 분해는 더 효율적인 전략을 씁니다.

  • 알려진 RJ 활용: 알고리즘이 앞 단계에서 랜덤 지터(RJ) 성분을 이미 정확히 계산했으므로, 소프트웨어는 이것을 알려진 조건으로 모델에 대입합니다.
  • 쌍봉 폭 풀이: 알고리즘은 쌍봉 분포 사이의 간격(폭) 만 풀면 됩니다. 쌍봉 폭을 계속 조정하면서, 이중 디랙 모델의 n번째 백분위 점이 실측 히스토그램의 대응하는 백분위 점과 정확히 겹칠 때까지 맞춥니다.
  • 시험 시간과 데이터량이 달라도 최적 적합 정밀도를 얻기 위해, 소프트웨어는 맞춤 점 위치를 동적으로 조정하는 전략을 씁니다.

– PJ 맞춤 전략: 맞춤에 쓰는 백분위 점은 고정이 아니라 점진적입니다. 처음에는 약 0.1 % 이고, 누적 수집 횟수가 늘어날수록 이 백분위 점이 자동으로 작아져 분포의 “꼬리” 더 깊은 곳으로 이동하면서 통계 데이터를 더 활용해 정밀도를 높입니다. – DJ 맞춤 전략: DJ의 맞춤도 점진적이지만 시작 백분위 범위를 동적으로 계산합니다. 범위는 0.1 % ~ 0.1 % / nEdges(nEdges = 데이터 패턴의 에지 수) 사이입니다. 시작점의 구체적인 선택은 히스토그램의 컨볼루션 효과에 달려 있습니다. RJ/PJ 히스토그램과 DDJ 히스토그램이 컨볼루션되어 최종 TJ 히스토그램을 만들 때 분산이 어느 정도 압축(평활화)되므로, 지터 분해 소프트웨어가 이 압축 정도에 따라 시작 맞춤 점을 자동으로 최적화합니다.

3. 지터 분해 기능 소개

오실로스코프 왼쪽 아래의 내비게이션 아이콘을 눌러 “기능 내비게이션”으로 들어가 지터 분해 아이콘을 눌러 메뉴로 들어갑니다. 지터 분해 기능을 설정할 때는 클록 복구 기능의 설정이 함께 필요하며, 방법은 《클록 복구 응용 가이드》를 참고하세요.

3.1 NRZ 신호의 지터 분해 기능 설정

그림 6. NRZ 신호 지터 분해 기능 화면
그림 6. NRZ 신호 지터 분해 기능 화면

설정할 수 있는 항목은 다음과 같습니다.

  • 신호 유형 설정: 피시험 신호의 부호화 유형으로 NRZ, PAM3, PAM4를 지원합니다. 여기서는 NRZ를 선택합니다(《클록 복구 응용 가이드》 참고).
  • 임계값 설정, 클록 복구: 《클록 복구 응용 가이드》를 참고하세요.
  • 지터 분해 사용 스위치: OFF = 지터 분해 기능 비실행, ON = 지터 분해 실행.
  • 소스: 지터 분해를 할 신호가 연결된 오실로스코프 물리 채널을 선택합니다.
  • 에지 방향: 상승 에지 = 피시험 신호의 상승 에지만 측정, 하강 에지 = 하강 에지만 측정, 양 에지 = 상승·하강 에지를 모두 측정.
  • 측정 방식

– TIE: 신호 천이마다 이상적인 시간 기준과의 시간 차 – 주기 지터(Period jitter): 클록 신호의 한 주기와 표준 주기의 시간 오차 – 단위 간격(Unit interval): 클록 신호의 N개 UI와 표준 N개 UI의 시간 오차. 주기 지터는 N = 2인 특수한 경우로 볼 수 있습니다. 단위 간격을 선택하면 간격의 UI 수를 설정할 수 있습니다. – 주기 지터 또는 단위 간격을 선택하면 RJ 대역폭 방식과 모드 방식은 사용할 수 없습니다.

  • 단위: 초 = 측정 결과를 시간으로 표시, UI = 피시험 신호의 한 심볼 주기(Unit Interval)의 배수로 표시(예: 0.01 UI).
  • RJ 계산 방식: 주파수 영역 = RJ를 주파수 영역에서 계산. 주파수 영역 + 꼬리 맞춤 = 주파수 영역과 꼬리 맞춤(Tail fit)을 결합한 통계 영역 방식으로 RJ를 계산. 이 방식을 고르면 지터 분해 측정 결과로 주파수 영역 결과 또는 꼬리 맞춤 결과 중 무엇을 표시할지 선택할 수 있습니다.
  • RJ 대역폭 방식: 광대역 = 전체 스펙트럼이 비교적 평탄하다고 봄. 협대역 = 전체 스펙트럼이 매우 평탄하지 않다고 봄.
  • 모드 방식

– 주기: 피시험 신호에 주기성이 있을 때 사용. 자동 = 지터 분해가 피시험 신호의 주기 데이터 패턴을 자동 검출해서 패턴 길이 상자에 표시(길이 수정 불가). 수동 = 패턴 길이를 직접 수정할 수 있으며 피시험 신호의 주기 데이터 패턴을 입력. – 비주기: 피시험 신호에 주기성이 없을 때 사용. ISI 선행 계수, ISI 후행 계수로 ISI 필터의 선행·후행 계수를 설정.

  • 비트 오류율(BER): 지터 분해에 쓸 BER을 선택합니다. BER이 낮을수록 등가로 요구되는 총 지터 TJ(BER)가 커지고 랜덤 지터(RJ) 부분에 더 민감해집니다. 그래서 같은 눈 다이어그램이라도 목표 BER에 따라 지터 분해 결과(특히 TJ)가 달라집니다.
  • 측정 결과: 지터 분해 사용 스위치를 ON으로 하면 이 옵션은 기본으로 ON이 됩니다. OFF = 결과 화면 닫기, ON = 결과 화면 표시.
  • 리셋: 누르면 오실로스코프가 현재 측정 항목의 누적 결과를 지우고 측정을 처음부터 다시 시작합니다.
그림 7. 지터 분해 설정 — 측정 방식·RJ 계산 방식·모드 방식
그림 7. 지터 분해 설정 — 측정 방식·RJ 계산 방식·모드 방식
그림 8. 지터 분해 설정 (계속)
그림 8. 지터 분해 설정 (계속)
그림 9. 지터 분해 설정 — ISI 계수 등
그림 9. 지터 분해 설정 — ISI 계수 등

3.2 PAM 신호의 지터 분해 기능 설정

PAM 신호는 TIE 측정 방식만 지원하며, PAM 임계값은 선택할 수 있습니다.

  • PAM 임계값: 01 = PAM 신호의 01 에지에 대해 지터 분해 측정. 12 = 12 에지. 23 = 23 에지. ALL = 모든 에지.
  • 표시 임계값: PAM 임계값이 ALL일 때, 각 임계값에 대응하는 화면 표시를 선택합니다. 01 / 12 / 23 에지 각각의 그림을 표시할 수 있습니다.
그림 10. PAM 신호 지터 분해 설정 화면
그림 10. PAM 신호 지터 분해 설정 화면

3.3 그림 표시 설정

주기 모드와 비주기 모드에서 지원하는 표시 그림 유형이 다릅니다. 주파수 영역 + 꼬리 맞춤을 선택하고 측정 결과로 꼬리 맞춤 결과를 표시하도록 하면 지원하는 그림 유형도 달라집니다.

그림 11. 주기 모드에서 설정 가능한 표시 그림 유형
그림 11. 주기 모드에서 설정 가능한 표시 그림 유형
그림 12. 비주기 모드에서 설정 가능한 표시 그림 유형
그림 12. 비주기 모드에서 설정 가능한 표시 그림 유형
그림 13. 꼬리 맞춤 결과를 표시할 때 설정 가능한 표시 그림 유형
그림 13. 꼬리 맞춤 결과를 표시할 때 설정 가능한 표시 그림 유형
그림 설명
BER 배스터브 곡선 지터 분해 결과의 BER 배스터브 곡선을 그림
조합 히스토그램 TJ 히스토그램, RJPJ 히스토그램, DDJ 히스토그램을 한 그래프에 함께 그림
DDJ 히스토그램 지터 분해 결과의 DDJ 히스토그램
RJPJ 히스토그램 지터 분해 결과의 RJPJ 히스토그램
TJ 히스토그램 지터 분해 결과의 TJ 히스토그램
조합 DDJ 히스토그램 DDJ 히스토그램의 상승 에지, 하강 에지, 양 에지를 함께 그림
DDJ vs Bit 지터 분해 결과의 각 비트 위치에 대응하는 DDJ 크기
ISI 필터 서로 다른 심볼(bit/baud) 사이 간섭의 탭 계수 크기
RJPJ 임계값 분리도 서로 다른 판정 임계값(레벨 문턱)에서 측정한 지터 특성
RJPJ 스펙트럼도 지터 분해 결과의 RJPJ 스펙트럼
Tailfit 배스터브 곡선 지터 분해 결과의 Tailfit 배스터브 곡선
그림 14. BER 배스터브 곡선 / 조합 히스토그램 표시 예
그림 14. BER 배스터브 곡선 / 조합 히스토그램 표시 예
그림 15. DDJ 히스토그램 / RJPJ 히스토그램 표시 예
그림 15. DDJ 히스토그램 / RJPJ 히스토그램 표시 예
그림 16. TJ 히스토그램 표시 예
그림 16. TJ 히스토그램 표시 예
그림 17. 조합 DDJ 히스토그램 표시 예
그림 17. 조합 DDJ 히스토그램 표시 예
그림 18. DDJ vs Bit 표시 예
그림 18. DDJ vs Bit 표시 예
그림 19. ISI 필터 표시 예
그림 19. ISI 필터 표시 예
그림 20. RJPJ 임계값 분리도 표시 예
그림 20. RJPJ 임계값 분리도 표시 예
그림 21. RJPJ 스펙트럼도 표시 예
그림 21. RJPJ 스펙트럼도 표시 예
그림 22. 표시 예 (계속)
그림 22. 표시 예 (계속)
그림 23. Tailfit 배스터브 곡선 표시 예
그림 23. Tailfit 배스터브 곡선 표시 예

3.4 고급 설정

그림 24. 고급 설정 메뉴
그림 24. 고급 설정 메뉴

지터 분해의 사용 스위치가 OFF일 때 “오실로스코프 지터 교정” 을 누를 수 있습니다. 팝업 창이 나오면 안내에 따라 신호를 분리하고 노이즈 바닥만 남긴 뒤 확인 버튼을 누릅니다.

그림 25. 오실로스코프 지터 교정 팝업
그림 25. 오실로스코프 지터 교정 팝업

그 다음 팝업이 나오면 신호를 다시 CH1에 연결할 수 있고, 이때 노이즈 바닥 RMS가 갱신됩니다.

그림 26. 교정 후 노이즈 바닥 RMS 갱신
그림 26. 교정 후 노이즈 바닥 RMS 갱신
  • 본바닥(Floor) 지터 제거: 끄기 = 본바닥 지터 제거 계산을 하지 않음. 자동 = 지터 분해가 본바닥 지터를 자동 계산해 측정 결과에서 제거. 수동 = 사용자가 본바닥 지터 값을 직접 입력해서 측정 결과에서 제거.
  • 랜덤 지터 지정: OFF = 랜덤 지터를 지정하지 않음. ON = 랜덤 지터 값을 직접 입력.
  • 배스터브 곡선 단위: 배스터브 곡선을 그릴 때 BER 배스터브를 그릴지 Q 배스터브를 그릴지 선택.
  • TIE 필터: 아직 구현되지 않았습니다.
그림 27. 고급 설정 상세 화면
그림 27. 고급 설정 상세 화면

4. 대표 응용 시나리오

지터 분해 기능을 쓸 때 가장 좋은 측정 방법은 샘플링 속도를 20 GSa/s로 고정하고, 시간축을 조절해 오실로스코프의 메모리 깊이가 가능한 한 32 M 이상이 되게 하고, 필요에 따라 대역폭 제한을 설정하는 것입니다.

4.1 클록 신호

#### 4.1.1 측정 순서

  1. 피시험 클록 신호를 오실로스코프 CH1에 입력합니다.
  2. 오실로스코프 수평 시스템 메뉴에서 메모리 깊이를 자동, 샘플링 속도를 20 GSa/s로 고정하고 시간축을 200 µs로 조절해 메모리 깊이를 40 M으로 만듭니다.
  3. 수직 시스템 메뉴에서 CH1 수직 감도를 조절해 신호 진폭이 표시 영역을 가득 채우게 하고 대역폭 제한 필터를 3 G로 조절합니다.
  4. 신호 유형 메뉴에서 유형을 NRZ로 선택합니다.
  5. 임계값 설정 메뉴에서 10 %, 50 %, 90 % of top, base, 레벨 설정은 기본값을 선택합니다.
  6. 클록 복구 메뉴에서 방법을 상수 클록 복구, 데이터 속도 방식을 자동, 고급 설정의 에지 방향을 상승 에지로 선택합니다.
  7. “지터 분해” 메뉴에서 소스 CH1, 에지 방향 양 에지, 측정 방식 주기 지터, 단위 초, RJ 계산 방식 주파수 영역, BER 1e-12를 선택하고, 필요에 따라 표시 그림을 체크합니다(여기서는 조합 히스토그램). 고급 설정은 기본값입니다.
  8. 지터 분해 사용 스위치를 켜면 측정 결과가 보입니다.

#### 4.1.2 측정 결과

50 MHz 클록 신호의 측정 결과는 아래와 같습니다.

그림 28. 50 MHz 클록 신호의 지터 분해 측정 결과
그림 28. 50 MHz 클록 신호의 지터 분해 측정 결과

4.2 NRZ 데이터 신호

#### 4.2.1 측정 순서

  1. 신호원으로 데이터 패턴 길이 32의 NRZ 데이터 신호를 출력합니다.
  2. 수평 메뉴에서 메모리 깊이 자동, 샘플링 속도 20 GSa/s 고정, 시간축을 조절해 메모리 깊이를 20 Mpts로 만듭니다.
  3. 수직 메뉴에서 CH1 수직 감도를 신호 진폭이 표시 영역을 가득 채우게 조절하고 대역폭 제한 필터를 적절한 대역폭으로 조절합니다.
  4. 신호 유형에서 NRZ를 선택합니다.
  5. 임계값 설정에서 10 %, 50 %, 90 % of top, base, 레벨 설정은 기본값을 선택합니다.
  6. 클록 복구 메뉴에서 방법을 1차 PLL 클록 복구로 선택하고 데이터 속도를 50 Mb/s로 입력합니다. 고급 설정에서 PLL 안정 시간 5, PLL 유휴 클록 80, 에지 방향 양 에지를 선택합니다.
  7. 지터 분해 메뉴에서 소스 CH1, 에지 방향 양 에지, 측정 방식 TIE, 단위 초, RJ 계산 방식 주파수 영역, RJ 대역폭 방식 광대역, 모드 방식 주기, BER 1e-12를 선택합니다. 표시 그림은 시연을 위해 조합 히스토그램과 DDJ vs Bit만 체크했고, 고급 설정은 기본값입니다.
  8. 지터 분해 사용 스위치를 켜면 측정 결과가 보입니다.

#### 4.2.2 측정 결과

그림 29. NRZ 데이터 신호(패턴 길이 32)의 지터 분해 측정 결과
그림 29. NRZ 데이터 신호(패턴 길이 32)의 지터 분해 측정 결과

4.3 PAM4 데이터 신호

#### 4.3.1 측정 순서

  1. PAM4 신호를 오실로스코프 CH1에 입력합니다.
  2. 수평 메뉴에서 메모리 깊이 자동, 샘플링 속도 20 GSa/s 고정, 시간축을 조절해 메모리 깊이를 적당한 크기로 만듭니다.
  3. 수직 메뉴에서 CH1 수직 감도를 샘플링 파형이 화면 전체를 채우도록 조절하고 대역폭 제한 필터를 적절한 대역폭으로 조절합니다.
  4. 신호 유형에서 PAM4를 선택합니다.
  5. 임계값 설정에서 50 % of levels, 레벨 설정은 PAM 자동 레벨을 선택합니다.
  6. 클록 복구 메뉴에서 방법을 상수 클록 복구, 해당 심볼 속도를 입력, 속도 방식 반자동, 고급 설정에서 에지 방향 양 에지를 선택합니다.
  7. 지터 분해 메뉴에서 소스 CH1, 에지 방향 양 에지, 측정 방식 TIE, 단위 초, RJ 계산 방식 주파수 영역, RJ 대역폭 방식 광대역, PAM 임계값 01, 모드 방식 주기 – 자동, BER 1e-3를 선택하고 필요에 따라 표시 그림을 체크합니다(여기서는 조합 히스토그램과 DDJ vs Bit). 고급 설정은 기본값입니다.
  8. 지터 분해 사용 스위치를 켜면 측정 결과가 보입니다.

#### 4.3.2 측정 결과

그림 30. PAM4 데이터 신호의 지터 분해 측정 결과 (PAM 임계값 01)
그림 30. PAM4 데이터 신호의 지터 분해 측정 결과 (PAM 임계값 01)
시나리오 신호 유형 클록 복구 측정 방식 RJ/모드 BER
4.1 클록(50 MHz) NRZ 상수 클록, 속도 자동, 상승 에지 주기 지터 (양 에지) 주파수 영역 1e-12
4.2 NRZ 데이터(패턴 32, 50 Mb/s) NRZ 1차 PLL, 안정 5, 유휴 80, 양 에지 TIE 광대역, 주기 모드 1e-12
4.3 PAM4 PAM4 상수 클록, 반자동, 양 에지 TIE (PAM 임계값 01) 광대역, 주기 모드 (자동) 1e-3

5. 부록 — 약어

약어 영문 한국어
BER Bit Error Ratio 비트 오류율
CDR Clock Data Recovery 클록 데이터 복구
Erf / Erfc Error function (Gauss error function) 가우스 오차 함수 (Erfc는 상보 오차 함수)
NRZ Non-Return-to-Zero Code 비영복귀 부호
RMS Root Mean Square 실효값(제곱평균제곱근)
UI Unit Interval 단위 시간 간격
TIE Time Interval Error 시간 간격 오차
TJ Total Jitter 총 지터
RJ Random Jitter 랜덤 지터
DJ Deterministic Jitter 결정론적 지터
PJ Periodic Jitter 주기성 지터
DDJ Data-Dependent Jitter 데이터 의존 지터
DCD Duty Cycle Distortion 듀티 사이클 왜곡
ISI Inter-Symbol Interference 부호 간 간섭
지터·신호 품질 가이드123📑 전체 목차

본 글은 RIGOL 응용 가이드(지터 분해 가이드, 2025)를 한국어로 옮기고 읽기 쉽게 재구성한 것입니다. 사양과 구성은 예고 없이 변경될 수 있습니다.

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