Генераторы случайных битовых последовательностей являются основным оборудованием для создания прототипов и тестирования любой системы передачи данных. Такие генераторы находят применение при измерении коэффициента битовых ошибок (BER) и эффектов, не зависящих от структуры передаваемых данных. К этим эффектам относятся искажения вершин импульсов, случайные флуктуации фронтов импульсов, и джиттер восстановленного синхросигнала. В большинстве подобных генераторов используется псевдослучайная двоичная последовательность, получаемая с помощью сдвигового регистра с соответствующей обратной связью. Таким образом, последовательность имеет ограниченную длину, и генератор непрерывно повторяет одну и ту же комбинацию импульсов. Генератор на Рисунке 1 лишен этого недостатка за счет формирования выходного потока данных на основе случайного шума. В схеме применены быстродействующие логические элементы семейства ECLinPS. Приемник линии MC10EL16 преобразует входной шум в цифровой сигнал. Затем передним фронтом тактового импульса этот случайный сигнал заносится в первый триггер. В идеале этот триггер должен обеспечивать случайную последовательность битов.
 | ||
| Рисунок 1. | Этот генератор формирует истинно случайные битовые последовательности на частотах до 1 ГГц. | |
К сожалению, если данные на входе триггера изменяются одновременно с нарастающим фронтом тактового сигнала, триггер может перейти в метастабильное состояние. В результате состояние выхода оказывается неопределенным, что может привести к значительному увеличению задержки распространения и появлению джиттера в сгенерированной битовой последовательности. Второй триггер микросхемы MC10EL31 устраняет проблему джиттера. Мы тестировали генератор с тактовой частотой до 1 ГГц и не обнаружили аномалий в выходной глазковой диаграмме или частотном спектре. Обратите внимание, что устройства ECLinPS – это сверхбыстродействующие микросхемы, поэтому при проектировании печатной платы следует проявлять особую осторожность. Входы и выходы генератора должны иметь 50-омное согласование, все соединения необходимо делать короткими, а питание каждой микросхемы должно быть развязано индивидуальными блокировочными конденсаторами. В качестве источника шума можно использовать схему из [1]. Напряжение источника шума должно находиться в пределах от 100 мВ до 1 В с.к.з., а ширина его частотного спектра должна быть, как минимум, равна значению тактовой частоты.