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高速串行信號帶來(lái)的測試挑戰 消費者對通信和計算機產(chǎn)品的要求越來(lái)越高，不斷提升的速度、不斷增長(cháng)的容量，但卻不能成正比變化的價(jià)格，成為用戶(hù)決定是否掏錢(qián)購買(mǎi)新款產(chǎn)品的基本要求。這些來(lái)自終端客戶(hù)的需求通過(guò)產(chǎn)業(yè)鏈逐級傳遞到產(chǎn)品研發(fā)工程師對測試儀器的需求層面。能設計出超高數據傳輸速率的通信產(chǎn)品，就一定需要性能匹配的信號測試工具，否則無(wú)法保證最終產(chǎn)品的性能、質(zhì)量和一致性。 五年前，數據吞吐率在3.125Gb/s的通信系統背板只是停留在少數頂尖通信設備商預研階段的概念，2.5Gb/s的PCI-ExpressG1協(xié)議也只是售價(jià)昂貴的高端通信產(chǎn)品才具備的內部互連總線(xiàn)。而如今，傳輸能力達6.25Gb/s高速背板已經(jīng)非常普遍的應用在通信設備上，單對線(xiàn)吞吐率高達12Gb/s的串行背板總線(xiàn)在技藝精湛的工程師手上也即將變?yōu)楝F實(shí)。更高傳輸速率達5.0Gb/s的PCI-ExpressG2也早已是普通PC聲卡、顯卡的標準配置。而實(shí)際上，高達8Gb/s的PCI-ExpressG3總線(xiàn)標準也將在2009年正式面世，還有4.8Gb/s的USB3.0接口、6.4Gb/s的FB-DIMM存儲器架構，乃至10Gb/s的Serial Rapid I/O串行協(xié)議等。 5Gb/s以上新串行協(xié)議層出不窮，面對這么高速的測試信號，需要全新的思維：因為測試儀器本身已經(jīng)構成了工程師診斷問(wèn)題的障礙，示波器主機、探頭、測試夾具、電纜對被測信號哪怕是一點(diǎn)點(diǎn)的破壞，也可能讓你得出與事實(shí)完全相反的結論，這不僅需要示波器具備更高放大器帶寬和采樣性能，而且能夠去除由于測試設備的引入而對被測電路帶來(lái)的負面效應；另一方面串行協(xié)議內容越來(lái)越復雜，需要更高級的分析軟件和仿真模型來(lái)深入洞察問(wèn)題的本質(zhì)。這兩方面催生工程師對測試設備的需求不斷提高，同是也給測試儀器廠(chǎng)商帶來(lái)巨大的挑戰。 為工程師提供匹配眼下乃至未來(lái)一段時(shí)間內高速串行信號測試需求的數字示波器，降低工程師測試信號的難度和復雜度，讓他們把主要精力集中在產(chǎn)品設計上，而不是產(chǎn)品測試上，是具有領(lǐng)導地位的測試儀器產(chǎn)商不可推卸的責任。 圖1 QualiPHY串行協(xié)議一致性測試界面 滿(mǎn)足高速串行信號測試的高帶寬高采樣示波器 WaveMaster8Zi系列示波器及串行數據分析儀，為工程師測試新一代高速串行信號提供了全面的解決方案。這款示波器的基本性能包括：最高達30GHz前端采集帶寬、最高達80GS/s的實(shí)時(shí)采樣率、最深達512Mpts的可分析波形內存，大于15GHz的邊沿觸發(fā)帶寬、最長(cháng)達80bit的串行觸發(fā)能力，以及標配比傳統方法更精確的眼圖和抖動(dòng)測量軟件包—SDA II，串行協(xié)議一致性分析集成化工具—QualiPHY，為分析高速串行鏈路信號完整性而量身定制的EyeDoctorII軟件包，這些示波器行業(yè)的多項創(chuàng )新設計為工程師分析從100Mb/s的百兆以太網(wǎng)到12Gb/s的高速通信背板信號質(zhì)量都提供了堅實(shí)的技術(shù)基礎。由于版面有限，關(guān)于該產(chǎn)品的詳細介紹請參閱其網(wǎng)站http://www.lecroy.com。 創(chuàng )新的高速串行數據分析方案 SDA 8 Zi串行數據分析儀基于WaveMaster 8 Zi系列示波器，標配存儲器提高了一倍，可以捕獲眼圖中更多的單位間隔。同時(shí)擁有增強的高速串行碼型觸發(fā)功能，支持高達80位碼型，工作速度高達3.125Gb/s。 SDA8Zi標配的串行數據分析平臺——SDAII功能非常全面，包括基于NQ-Scale技術(shù)的抖動(dòng)分解方法及更精確的抖動(dòng)分類(lèi)工具，提高了工程師測量高速信號微小抖動(dòng)的信心，也提供了更全面的洞察力，深存儲時(shí)的眼圖生成速度要比傳統示波器快20～100倍，可以在3秒內捕獲、分析和顯示近100萬(wàn)個(gè)PCIExpress單位間隔。其他工具如IsoBER(由已捕獲的眼圖去推測更長(cháng)時(shí)間的眼圖閉合情況)和模板違規定位器，可以簡(jiǎn)便地了解復雜的問(wèn)題。電纜補償功能可以去掉電纜失真影響，在高速眼圖上更準確地測量定時(shí)和幅度。新推出的SDA 8Zi分析儀同時(shí)標配眼圖、時(shí)間間隔誤差、浴盆曲線(xiàn)、抖動(dòng)直方圖及其他抖動(dòng)分類(lèi)分析等多個(gè)完整的視圖。使用QuickView(快速查看)功能，工程師可以快速“一鍵”了解到串行信號的全貌，包括眼圖和抖動(dòng)的多角度視圖。 在一致性測試階段，可以對各種既定標準使用自動(dòng)化QualiPHY軟件，如PCIe、SAS、SATA、HDMI、DisplayPort和XAUI。圖1所示為QualiPHY分析SATA一致性的操作界面，整個(gè)操作過(guò)程便捷，全面覆蓋標準規定的測試項目，并能自動(dòng)輸出美觀(guān)實(shí)用的測試報告。 創(chuàng )新的信號完整性分析方案 為了在最困難的測量環(huán)境中測試最快速的新興技術(shù)，需要使用帶寬高達30GHz的示波器。在50ps上升時(shí)間或2.5Gb/s以下數據速率表現得不太明顯的測試挑戰，在上升時(shí)間接近或變成小于25ps或信息速率超過(guò)5Gb/s時(shí)成為不可規避的問(wèn)題。在這些速度下，工程師面臨著(zhù)以前只限于微波頻域的信號完整性問(wèn)題，如不理想的測試夾具和連接電纜的負載效應會(huì )從被測電路中汲取能量，從而降低幅度和相位測量的保真度。實(shí)現下一代高速串行數據標準的工程師面臨著(zhù)更快速、更復雜的信號挑戰，與此同時(shí)，串行數據通道(互連、傳輸線(xiàn)、背板)速度并沒(méi)有同步提高，導致串行數據通道中的信號劣化問(wèn)題。另外，新興串行數據標準如USB3.0，要求模擬(仿真)信號傳輸路徑，在所有用戶(hù)環(huán)境中都保證可靠的性能。最后，串行數據接收機硬件是為平衡信號劣化專(zhuān)門(mén)設計的，但工程師沒(méi)有任何途徑直接探測到SerDes接收端芯片內部應用了均衡優(yōu)化后的被測信號的性能，道理很簡(jiǎn)單，因為沒(méi)有任何辦法可以將探頭伸入到芯片內部。 解決方案是力科Eye Doctor II信號完整性系列工具，它提供了電纜和測試夾具反嵌功能、預加重和去加重建模功能、串行數據通道仿真功能和串行數據接收機均衡功能。Eye Doctor II能夠對圖2所示典型的串行鏈路進(jìn)行建模并仿真各個(gè)部分對信號的影響： 圖2 Eye Dr II對應的串行鏈路模型 圖3 Eye Doctor II對串行信號均衡仿真效果 WaveMaster8Zi支持對串行通道或測試夾具使用工業(yè)標準的S參數描述，支持最多到16端口的信道模型，并將每個(gè)S系數以Plot的形式繪制在屏幕上，方便客戶(hù)多角度觀(guān)測信道質(zhì)量。獲得S參數文件的方法包括采用矢量網(wǎng)絡(luò )分析儀或力科WaveExpert取樣示波器的TDR模塊，或采用專(zhuān)門(mén)的EDA仿真軟件。對均衡器的描述有兩種方法：第一，有經(jīng)驗的工程師可以輸入均衡器內部每個(gè)抽頭的準確參數；第二，只需輸入基本的信號參數如數據率、門(mén)限判別電平等，EyeDoctorII會(huì )訓練出一套最優(yōu)化的抽頭系數。圖3是對芯片Pin測得已接近閉合的眼圖在均衡仿真后的眼圖，可以看出，對均衡后的信號做眼圖和抖動(dòng)分析更有意義。 |
