高速随机数据生成器有助于绘制眼图

少数元件被集成到一个电路中，该电路可创建高质量的随机数据流，从而生成高达62.5MHz的眼图。图中显示了电路图和眼图。

眼图是评估数字数据链路鲁棒性的最佳品质因数之一，它显示了单个位窗口（位N），前面是随机值位（N-1），后跟一个随机值位（N+1）。

通信系统工程师通常可以使用测量和分析通信信道误码率所需的复杂测试设备，但大多数其他工程师没有。对于后一组，图1所示电路提供了一种替代方案——来自单个数字源的激励。

图1.少数组件创建用于生成眼图的高质量随机数据流。

电阻R1和R2设置VCC/2偏置，由C1旁路至地。一个大的1MΩ电阻（R3）用作小信号宽带噪声源。放大器U1A和U1B均提供5V/V的交流增益，但在低频时，由于电容C2和C4，它们的增益是统一的。U1B输出端的放大噪声驱动比较器U2，该比较器输出适合输入D型触发器（U3A和U3B）的数字信号。

比较器的输出通过低通滤波器反馈到其反相输入，迫使输出端占空比接近50%。因此，U3A的输出是随机位值的数据流，与电路的时钟输入同步。遗憾的是，比较器输出信号经常违反U3A的建立和保持时间，导致U3A输出端抖动过大。通过第二个D触发器（U3B）对生成的数据流进行计时，可以纠正该问题。

带有如图所示元件的电路工作速率高达62.5Mbps（参见图2的眼图）。在 20Mbps 时，它的显示速度不到 200psP-P抖动，使其适用于常见协议，如RS-422，RS-485，CAN，USB，RS-232和PROFIBUS。

图2.图1输出的眼图显示，20Mbps电路的工作速度高达62.5Mbps。

放大器、比较器和触发器的选择取决于预期应用。放大器U1A和U1B的带宽应与最大期望输出频率相当（本例中为增益带宽积为4128MHz的MAX25）。该运算放大器为增益10或更高时指定稳定性。对于本应用，稳定性不是主要关注点。

为了提供合理数量的随机数据，比较器的传播延迟应与所需的最短位周期相当（过多的传播延迟可能会消除位 N-1、N 和 N+1 之间的一种可能状态）。具有961.4ns传播延迟的MAX5是一个不错的选择。 触发器应提供干净的边缘，快速上升时间，很少或没有过冲。选择74VHC74来匹配放大器和比较器的2.7V至5.5V范围。74VHC74的工作电压范围为2V至5.5V，最小开关频率（3V电源时）为80MHz。 要使用电路，请连接电源 （V抄送） 的 2.7V 至 5.5V 和一个时钟源。为获得最佳工作效果，时钟源应端接50Ω，并从地电位至V具有完整的摆幅抄送.通过一小段同轴电缆将输出连接到被测器件 （DUT） 的输入端。不要端接这条线，因为触发器输出不能驱动50Ω负载。由于触发器将时钟频率除以二，因此使用所需的位频率作为时钟频率（即，对于10Mbps，将时钟设置为10MHz）。将 DUT 输出连接到具有足够带宽的示波器，从时钟源触发示波器，并将示波器的持久性设置为无穷大。

审核编：郭婷