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一个同事要求测量抖动数的单电源比较器设计基于LM359集成电路。1他想知道离散比较器与IC比较器的抖动性能如何，IC比较器用于超声应用。
为了进行测试，为比较器设计了专用的电源电路，并为指定抖动的晶体时钟模块设计了专用的电源电路。电源、时钟和比较器的电路(图1)被放置在一个单独的印刷电路板(PCB)与地平面。该板使用了一个特殊的范围探针尖端测试点与一个安装的，螺旋接地线，探头的地套管可以装入。(该技术常用于减少寄生振铃，并提供良好的回波地。)这个商用晶体时钟模块(CTS)的均方根抖动MXO45HS-3C-1M0000，最大5 ps)比比较器所能提供的更好。
电路中(图2),使用R集，主调节器(LT3081)可以提供+5 V给基本时钟供电，或+15 V给水平移位时钟和比较器供电。选择LT3081是因为它具有固有的稳定性与任何类型的负载电容。使用这种灵活的功率配置，可以测量非电平移位时钟的抖动，或电平移位时钟和比较器的抖动可以测量。5v参考电压(REF195)与5-V并联基准(LT1634B-5)串联偏置。水晶钟的电源由5 V REF195供电。
时钟的输出相对于地面将在5到10伏之间摆动。电平移位时钟应用于比较器的反相终端。非反相比较器端子连接到+7.5 V，这是通过放置另一个2.5 V的并联参考(ADR5041B)与5v并联参考电路串联。
为测试用途，仪器放大器(AD8220)和单位增益放置在水晶时钟的电源引脚，以测量在时钟过渡期间电源的稳定性。集成范围测试点可防止电平移位时钟和比较器信号的高速边缘出现明显的超调和振铃(图3)．
为了开发一种测试方法来确定rms抖动，泰克现场应用工程师推荐了“TekScope Anywhere波形分析应用程序”来分析来自长记录长度捕获的电压-时间数据。数据从美国泰克MSO4034(350-MHz, 2.5-Gsample/s范围)采用。isf格式，收集的文件大小保持在20 MB以下，以适应电子邮件附件内存限制，并简化在不同位置的工作。电平移位时钟和比较器的输出都有由Tektronix scope生成的。isf文件。
这些信号是交流耦合的，以简化输入信号轨迹的缩放，并更好地利用模数转换器的输入范围，而不需要削波。示波器设置为采样率2.50 Gsamples/s，记录长度10 Mpoints, V(时钟)700 mV/div, V(比较器)1.8 V/div，时基100 μs/div，每个通道上的交流耦合。触发方法包括:trigger - b sequence trigger Follow by n events, n = 1000个事件。如果只使用边缘触发器，则范围触发将尝试对触发点的抖动进行补偿。(典型的抖动规格为MDO4000系列单元，可能类似于MSO4000系列，对于边缘型触发器小于10ps均方根)。所选的触发方法很可能降低了仪器触发抖动的影响。
Tektronix应用程序用于从MSO范围内收集的。isf文件生成数据和图表，并对数据进行标准差和峰间抖动处理。根据捕获的3998个时钟周期样本，绘制直方图并与应用程序的结果合并(图4)．上面的图是测量的周期与时间的关系，显示在随机采样的时间点，数据出现了一些峰值;这将在直方图(第二个图)中产生“离群值”。
测量到的比较器的抖动性能—在1 mhz输入时钟的一个标准偏差下，仅为23 ps均方根抖动—超出了设计预期。它是用以下公式确定的，时间以皮秒为单位(不包括范围的抖动性能):
结论是，如果有一个好的数字示波器，如Tektronix单元可用，构建一个简单的测试PCB并从高性能电路中收集抖动数据是可行的。抖动的结果表明，该比较器可以配合同行的超声应用。
参考
1.”双比较器匹配精密工业，仪器应用的需求”,电子设计．
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