Brevet FR2789181A1 — publié le 20000804

PROCEDE DE DETERMINATION DU BRUIT D'INSTABILITE DE FREQUENCE D'UNE SOURCE ET DISPOSITIF METTANT EN OEUVRE LE PROCEDE Domaine technique et art antérieur L'invention concerne un procédé de détermination de bruit d'instabilité de fréquence d'une source et un dispositif pour mettre en oeuvre le procédé. L'invention s'applique plus particulièrement à la détermination du bruit d'instabilité de fréquence d'une boucle à verrouillage de phase. Selon l'art connu, le bruit d'instabilité de fréquence d'une source, communément appelé "jitter", est effectué en analysant directement le signal délivré par la source. Deux types de procédés sont communément utilisés. Un premier procédé consiste en la mesure directe de l'instabilité temporelle du signal délivré par la source. Un appareil permettant des mesures de durée et alors utilisé. Dans le cas o l'instabilité temporelle à mesurer est de faible valeur (par exemple, de l'ordre de quelques dizaines de picosecondes), il est nécessaire d'utiliser un appareil de mesures d'une grande précision, donc coûteux. Il est, par ailleurs, également nécessaire de faire un grand nombre de mesures, ce qui implique une durée totale de la mesure d'instabilité temporelle relativement longue. Un deuxième procédé consiste à mettre en oeuvre des mesures digitales du signal de sortie de la source à l'aide d'un testeur purement digital. Ce type de mesure implique le traitement d'un grand nombre de S 16349/PR données et, en conséquence, une durée globale de test toujours longue. De plus, la précision est limitée par la résolution du testeur. L'invention ne présente pas les inconvénients mentionnés ci-dessus. En effet, l'invention concerne un procédé de mesure de bruit d'instabilité de fréquence d'une source. Le procédé comprend: - une première étape de mesure de rapport signal sur bruit SRN1 en sortie d'un circuit ayant une entrée pour recevoir un signal d'entrée de fréquence ft, une sortie pour délivrer un signal de sortie, et une entrée de séquencement pour recevoir un signal d'horloge, le signal d'horloge étant un signal de référence dont le niveau de bruit d'instabilité de fréquence est inférieur au niveau de bruit d'instabilité de fréquence de la source, - une deuxième étape de détermination de rapport signal sur bruit SRN2 en sortie du circuit, le signal d'entrée étant le signal d'entrée de fréquence ft et le signal d'horloge étant le signal issu de la source, - une étape de calcul du bruit ATms d'instabilité de fréquence à partir de SRN1, SRN2 et ft de façon que: SNR2 SNR1 1/2 0 10 10 10' AILRMS = 2nft L'invention concerne également, un dispositif de mesure de bruit d'instabilité de fréquence d'une source délivrant un signal. Le dispositif de mesure comprend: S 16349/PR - un circuit (1) ayant une entrée pour recevoir un signal d'entrée, une sortie pour délivrer un signal de sortie et une entrée de séquencement pour recevoir un signal d'horloge, - un multiplexeur (2) ayant une première entrée, une deuxième entrée et une sortie, la première entrée étant reliée à un signal de référence dont le niveau de bruit d'instabilité de fréquence est inférieur au niveau de bruit d'instabilité de fréquence du signal délivré par la source, la deuxième entrée étant reliée au signal délivré par la source, la sortie étant reliée à l'entrée de séquencement du circuit. Selon le mode de réalisation préférentiel de l'invention, le circuit en sortie duquel sont effectuées les mesures de rapport signal sur bruit est un convertisseur analogique/numérique qui reçoit sur son entrée un signal analogique de fréquence ft et la source est une boucle à verrouillage de phase. L'invention permet avantageusement de ne pas effectuer de mesure de bruit directement en sortie de la source. Brève description des figures D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture d'un mode de réalisation préférentiel de l'invention fait en référence à la figure ci-annexée. La figure jointe représente un dispositif de mesure de bruit d'instabilité de fréquence selon le mode de réalisation préférentiel de l'invention. Description détaillée de modes de mise en oeuvre de l'invention S 16349/PR Le dispositif comprend un convertisseur analogique/numérique 1, un multiplexeur 2 et une boucle à verrouillage de phase 3. Le convertisseur analogique/numérique 1 reçoit en entrée un signal Se de fréquence ft tel que Se=A sin(2nft t). Le convertisseur analogique/numérique 1 comprend une entrée d'horloge CK reliée à la sortie du multiplexeur 2 dont une première entrée est reliée à un signal de référence CLKT et une deuxième entrée est reliée au signal SB issu de la boucle à verrouillage de phase 3 qui a pour signal d'entrée un signal CLKS. Le procédé de mesure de bruit d'instabilité de fréquence du signal de sortie de la boucle à verrouillage de phase 3 comprend deux étapes de mesure de rapport signal sur bruit en sortie du circuit 1. Selon une première étape, le signal CLK1 issu du multiplexeur 2 est le signal CLKT. Le rapport signal sur bruit mesuré s'écrit alors: SNRl = 20xlojA / (2(Ba + Bjl2, avec Ba le bruit de quantification du convertisseur analogique/numérique 1, Bjl le bruit d'instabilité de fréquence propre du circuit 1 et du système de test associé. Selon une deuxième étape, le signal CLK1 issu du multiplexeur 2 est le signal SB issu de la boucle à verrouillage de phase 3. Le rapport signal sur bruit mesuré s'écrit alors: SNR2 = 20x loA / (2(Ba2 + Bjl2 + Bj122))/2 bruit d'instabilité de fréquence propre à la boucle à verrouillage de phase 3. Il vient donc: S 16349/PR BxSNR1 11/2 10 - 10 10 Bj2 = A x Par ailleurs, comme cela est connu de l'homme de l'art, le bruit Bj2 peut s'écrire: Bj2=A x(2)1/2 x X x ft x ATRms, avec ATms le bruit RMS de la source. Comme cela est connu de l'homme de l'art, l'abréviation RMS est issue de l'anglais Root Mean Square, et le bruit RMS est le moment d'ordre 2 de la variable aléatoire "bruit" ou encore écart-type. Il vient donc SNR2 SNR1 1/2 10 - 10 10 ATRMS = 27cf t La mesure du bruit d'instabilité de fréquence de la source est effectuée selon le principe des mesures différentielles. Il s'ensuit que le résultat de la mesure est d'une grande précision. L'invention peut être effectuée dans les conditions de test cohérent, c'est-à-dire pour ft/fs=m/n o fs est la fréquence du signal d'horloge et m et n sont deux entiers mutuellement premiers entre eux, m étant plus petit que n. Un avantage de l'invention est de pouvoir être également réalisée dans les conditions de test incohérent, c'est-à-dire dans le cas o les fréquences ft et fs ne sont pas dans un rapport privilégié. L'invention s'applique au cas o le convertisseur analogique/numérique et le multiplexeur S 16349/PR sont des éléments d'un dispositif de test conçu exclusivement pour effectuer la mesure du bruit d'instabilité de fréquence d'une boucle à verrouillage de phase. Par ailleurs, dans de nombreux dispositifs tels que, par exemple, les VLSI mixtes, une boucle à verrouillage de phase est utilisée pour délivrer le signal d'horloge qui est appliqué à un convertisseur analogique/numérique. Ainsi, l'invention concerne-t- elle également la mesure de l'instabilité de fréquence d'une boucle à verrouillage de phase dans ces conditions. Il est alors avantageusement possible de tester le bruit d'instabilité de fréquence de la boucle à verrouillage de phase à travers le convertisseur analogique/numérique qui lui est associé au sein d'un même dispositif. Selon le mode de réalisation préférentiel de l'invention, le circuit en sortie duquel est mesuré le rapport signal sur bruit est un convertisseur analogique/numérique et le signal dont on mesure le bruit d'instabilité de fréquence est appliqué à l'entrée d'horloge du convertisseur analogique/numérique. De façon plus générale, l'invention concerne le cas o le circuit en sortie duquel est mesuré le rapport signal sur bruit est un circuit du type ayant une entrée de séquencement, le signal dont on mesure le bruit d'instabilité de fréquence étant appliqué à l'entrée de séquencement. Ainsi, l'invention concerne-t-elle également un convertisseur numériqueanalogique ayant une entrée d'horloge sur laquelle est appliquée le signal dont le bruit d'instabilité est à mesurer. S 16349/PR REVENDICATIONS 1. Procédé de mesure de bruit d'instabilité de fréquence ATRMS d'une source, caractérisé en ce qu'il comprend: - une première étape de mesure de rapport signal sur bruit SRN1 en sortie d'un circuit ayant une entrée pour recevoir un signal d'entrée de fréquence ft, une sortie pour délivrer un signal de sortie, et une entrée de séquencement pour recevoir un signal d'horloge, le signal d'horloge étant un signal de référence dont le niveau de bruit d'instabilité de fréquence est inférieur au niveau de bruit d'instabilité de fréquence de la source, - une deuxième étape de détermination de rapport signal sur bruit SRN2 en sortie du circuit, le signal d'entrée étant le signal d'entrée de fréquence ft et le signal d'horloge étant le signal issu de la source, - une étape de calcul du bruit ATms d'instabilité de fréquence à partir de SRNl, SRN2 et ft de façon que: SNR2 SNR1' 1/2 10 1 - 10 ATRMS = 2 2nft 2. Procédé de mesure selon la revendication 1, caractérisé en ce que la source est une boucle à verrouillage de phase. 3. Procédé de mesure selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le circuit est un convertisseur analogique/numérique. S 16349/PR 4. Procédé de mesure selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le circuit est un convertisseur numérique/analogique. 5. Dispositif de mesure de bruit d'instabilité de fréquence d'une source délivrant un signal, caractérisé en ce qu'il comprend: - un circuit (1) ayant une entrée pour recevoir un signal d'entrée, une sortie pour délivrer un signal de sortie et une entrée de séquencement pour recevoir un signal d'horloge, - un multiplexeur (2) ayant une première entrée, une deuxième entée et une sortie, la première entrée étant reliée à un signal de référence dont le niveau de bruit d'instabilité de fréquence est inférieur au niveau de bruit d'instabilité de fréquence du signal délivré par la source, la deuxième entrée étant reliée au signal délivré par la source, la sortie étant reliée à l'entrée de séquencement du circuit. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le circuit (1) est un convertisseur analogique/numérique et la source une boucle à verrouillage de phase. 7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le circuit (1) est un convertisseur numérique/analogique et la source une boucle à verrouillage de phase. S 16349/PR