是德S系列示波器如何應對高速串行測試

agitek2008

在高速數字通信時(shí)代，串行數據速率不斷提升，USB、PCIe、SerDes等接口的傳輸速率已突破數十Gbps。這對測試設備提出了更高要求：不僅需要足夠高的帶寬捕捉信號細節，還要具備精準的抖動(dòng)分析、眼圖測量能力，以及應對復雜信號環(huán)境的抗干擾性能。是德科技（Keysight）S系列示波器憑借其卓越的性能與智能化功能，為高速串行測試提供了全面解決方案。

一、高速串行測試的核心挑戰

1. 信號完整性問(wèn)題

隨著(zhù)速率提升，信號邊沿變陡、傳輸線(xiàn)效應增強，反射、串擾、損耗等導致信號畸變，眼圖閉合甚至無(wú)法識別。

2. 時(shí)序抖動(dòng)與噪聲干擾

高速信號對時(shí)序精度要求極高，任何微小的抖動(dòng)（如隨機抖動(dòng)、確定性抖動(dòng)）都會(huì )影響誤碼率。同時(shí)，電源紋波、EMI干擾等環(huán)境因素進(jìn)一步加劇測試難度。

3. 標準一致性驗證

USB、PCIe等協(xié)議對信號幅度、上升時(shí)間、模板余量等參數有嚴格規范，測試設備需支持自動(dòng)化一致性測試，減少人工誤差。

二、是德S系列示波器的應對策略

1. 硬件性能：高帶寬與低噪聲設計

S系列示波器提供高達70GHz的實(shí)時(shí)帶寬，支持4通道同步采樣，結合低噪聲前端放大電路，確保對高頻信號的精準捕獲。例如，S系列旗艦型號在30GHz帶寬下可實(shí)現4通道同時(shí)工作，滿(mǎn)足多通道并行測試需求。

2. 探頭與附件：定制化解決方案

針對不同應用場(chǎng)景，是德提供多種探頭選擇：

有源差分探頭：支持高共模抑制比（CMRR），適用于差分信號測量；

低電容探頭：降低探頭對被測電路負載影響，確保信號完整性；

專(zhuān)用夾具與適配器：簡(jiǎn)化高頻信號連接，減少測試鏈路損耗。

3. 智能分析功能：一鍵式測試與自動(dòng)化

眼圖分析：支持模板測試、抖動(dòng)分解（如TIE、DJ、SJ）、眼高/眼寬測量，快速定位信號質(zhì)量問(wèn)題；

一致性測試套件：集成USB、PCIe、Ethernet等標準模板，一鍵生成合規報告；

實(shí)時(shí)去嵌入與均衡：通過(guò)算法補償探頭和線(xiàn)纜損耗，還原真實(shí)信號波形。

三、關(guān)鍵測試方法與技術(shù)細節

1. 眼圖測量與模板測試

通過(guò)疊加多個(gè)信號周期生成眼圖，評估信號質(zhì)量。是德S系列示波器支持多種模板類(lèi)型（如MASK、MASK+BER），結合硬件觸發(fā)與軟件分析，精準判斷信號余量。

2. 抖動(dòng)分析與溯源

利用TIE（時(shí)間間隔誤差）測量技術(shù)，分解抖動(dòng)成分（如周期抖動(dòng)PDJ、隨機抖動(dòng)RJ），結合頻譜分析定位抖動(dòng)來(lái)源（如電源噪聲、時(shí)鐘抖動(dòng)）。

3. 電源噪聲與EMI隔離

針對高速串行信號易受電源干擾的問(wèn)題，示波器可采用以下措施：

電源紋波抑制：使用低紋波電源，配合示波器平均模式降低隨機噪聲；

EMI屏蔽設計：通過(guò)金屬屏蔽罩隔離外部環(huán)境干擾，確保測量精度。

四、實(shí)際測試案例：PCIe 5.0信號一致性驗證

1. 測試配置

示波器：是德S系列 63GHz帶寬型號；

探頭：有源差分探頭（帶寬≥20GHz，CMRR≥60dB）；

被測設備：PCIe 5.0接口卡。

2. 測試步驟

連接與校準：使用專(zhuān)用夾具連接探頭，通過(guò)示波器自檢功能（Self-Cal）校準探頭延遲；

觸發(fā)設置：?jiǎn)⒂眠呇赜|發(fā)，設置合適的觸發(fā)電平與斜率；

參數測量：?jiǎn)��?dòng)PCIe一致性測試套件，自動(dòng)分析信號幅度、上升時(shí)間、模板余量等指標；

結果判定：生成合規報告，顯示各項參數是否滿(mǎn)足PCI-SIG規范。

3. 優(yōu)化建議

若眼圖閉合嚴重，可通過(guò)調整發(fā)射端預加重/均衡參數，或優(yōu)化PCB走線(xiàn)阻抗匹配，改善信號完整性。

五、安全與維護注意事項

1. 操作安全

確保示波器與被測系統共地，避免觸電風(fēng)險；注入信號幅度不得超過(guò)設備允許范圍，防止損壞DUT。

2. 定期校準

使用示波器內置校準信號（如1kHz方波）驗證垂直精度，定期通過(guò)官方校準服務(wù)維護硬件性能。

3. 環(huán)境控制

避免在強電磁干擾環(huán)境下測試，必要時(shí)使用屏蔽室或法拉第籠。

六、未來(lái)展望：智能化與集成化趨勢

隨著(zhù)AI、云計算等應用的推動(dòng)，高速串行接口速率將持續攀升。是德S系列示波器通過(guò)集成自動(dòng)化測試軟件、機器學(xué)習算法（如智能抖動(dòng)分類(lèi)），并與協(xié)議分析儀、誤碼儀聯(lián)動(dòng)，形成完整的測試生態(tài)系統，助力工程師高效應對未來(lái)挑戰。

是德S系列示波器憑借其硬件性能、智能分析功能及豐富的附件生態(tài)，為高速串行測試提供了從信號捕獲到結果分析的全方位解決方案。通過(guò)掌握關(guān)鍵測試方法與技巧，工程師可大幅提升測試效率與準確性，推動(dòng)新一代高速通信技術(shù)的落地應用。