信号完整性测试2

PBasemean)/(PTopsigma+PBasesigma) –OMA (Optical Modulation Amplitude)=PTop-Pbase
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眼图模板（MASK）的定义
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为什么要测试眼图
▪ 眼图是高速信号质量的最直接反映 ▪ 眼图的好坏和信号传输的误码率相关 ▪ 眼图是信号测试分析的最常用手段 ▪ MASK 可以直接反映您设计的系统是否“PASS”
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眼睛张开是否就表示信号传输没有问题？
1trigger can initiate the real-time sampling of the entire record length
Data
Minimum time between real-time sampled points is determined by the fastest sample rate the realtime scope is capable of. 40GSamples/sec results in 25ps between sampled points.**
voltage
time
▪ A realtime scope does not require a separate signal to trigger: the signal under test can act as the trigger for initiating fast real-time sampling to acquire a waveform.
抖动直接减小了逻辑数字系统的建立保持时间的余量， 严重的影响逻辑运作。
有些情况，尤其以计算机行业应用为多（因不能有足够的空间进行EMI控制），使用一低频 信号调制其高速时钟，在频谱上的效果是使其能量被扩散， 从而减小EMI干扰。在时域上效 果是时钟的周期性抖动，其抖动波形正是调制信号。
传统的并行式数据通信，即多通道数据与时钟分别传送，往往因为PCB阻抗不匹配，传输路 径不一致而产生建立与保持时间违反。当速度增加的时候，准确控制传输时延显得异常的困 难，今天新颖的数据通信都已经是串行了， 不单只使用一对差分线来传送数据，以减低信 号EMI的干扰，更往往将时钟嵌入在数据中， 而接收端则使用CDR从数据中恢复时钟出来 。 所以，若数据的抖动过大，频率过高，接收端的CDR将无法恢复时钟而导致误码。 所以 需要控制系统的时钟与输出的数据抖动。
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如何得到张开的眼图
▪ 走线长度
– 短走线并非始终能够满足.短走线意 味低损耗.
▪ 走线宽度
– 宽走线可以降低趋肤效应.
▪ 减小板材的介电常数
– 即降低介电损耗(Dielectric Loss), 但将增加成本.
▪ 信号预加重和均衡处理
– 通过对跳变位预加重(Pre-Emphasis) 处理补偿线路上因信号跳变产生的 针对高频分量的损耗，需要器件支 持。
– **Maximum resolution is higher through interpolation
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眼图测试分类：等效采样模式
Data
voltage
Pattern Sync
Precision variable delay
time
Minimum time between equivalent-time sampled points on high bandwidth 8000 scope can be adjusted to fractions of a picosecond
▪ 抖动测量: Rj/Dj分离,BER, 250个连续周期的Median-Max Outlier Jitter,BER=10-12 时的眼睛睁开度, TIE, PLL TIE,抖动趋势, 抖动频 谱,Bath-Tub曲线
▪ PCI-Ex模板与参数通过失败 检验
PCI-E物理层信号完整性测试小结
▪ 了解PCI-E 测试规范
radians）
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抖动 ABC – 抖动 vs 漂移
快过10Hz的偏离为 : 抖动 Jitter 慢过10Hz的偏离为: 漂移 Wander
参考: ITU-T Recommendation G.810 (08/96) “Definitions and Terminology for Synchronization Networks”
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眼图测试分类：等效眼图的生成
voltage
time Clock
Precision variable delay
Data
Mask test
Eye patterns are the common result of clock-triggering in Equivalent time sampling: vectors are not drawn since adjacent samples can jump from logical 1 to 0 frequently
–PCI-E 1.0/1.1/2.0
▪ 选择合适的测试点
–Tx,Rx
▪ 选择合适的测试连接
–探头直接连接，测试夹具连接
▪ 选择合适的测试仪器
–带宽，采样率，采集内存
▪ 选择测试软件
–PCI-SIG提供，测试仪器公司提供
▪ PCI-E信号完整性分析方法
–眼图分析，抖动分析，误码分析
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茶歇和Q/A
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高速电路信号完整性测试，调试和验证
高速眼图和抖动测试与分析
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内容
▪ 什么是眼图 ▪ 眼图测试和分析的重要性 ▪ 眼图测试和分析方法 ▪ 眼图测试和分析对测试设备的要求 ▪ 常见眼图反应的信号问题 ▪ 抖动的定义 ▪ 抖动的基本术语 ▪ 传统的测试方法 ▪ 抖动的高级术语 ▪ 高级抖动测试和分析方法 ▪ 通过抖动分析定位电路故障根源
–需要使用6GHz或以上带 宽的示波器
–运行PCI-Ex的一致性测 试软件
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PCI-E测试结果
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▪ 时间测量: 眼宽, 上升/下降 时间, UI, 数据率,差分对时 延偏差
▪ 幅度测量: 眼高, 差分输出 电压, 高幅度, 低幅度, 共 模AC与DC电
▪ 压, 预加重幅度等
Tx + +
path
--
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+ -
Small differences in levels being measured
眼图和信号传输质量
▪ 更大的眼睛意味着更多的信号幅度和 时间的余量
▪ 更大的眼睛系统可靠性更好 ▪ 眼图过窄意味着信号的抖动过大，误
码率上升 ▪ 眼图中心点
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抖动 ABC – 什么是抖动?
定义: “信号的某特定时刻从其理想时间位置上的短期偏离为 抖动”
参考: Bell Communications Research, Inc (Bellcore), “Synchrouous Optical Network (SONET) Transport Systems: Common Generic Criteria, TR-253-CORE”, Issue 2, Rev No. 1, December 1997
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抖动 vs 相位 vs 频率
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为何抖动是问题?
在同步系统如SDH, 传输时钟的抖动影响子系统的同步, 过大的抖动直接造成误码, 或减低了 信号的消光比ER (等同电信号的信噪比SNR)。所以ITU-T, Bellcore, ANSI都制定模板Mask 来检定眼图是否拥有过大的抖动，以及测量传输时钟的抖动漂移。
▪ Crossing Percent, Duty Cycle Distortion, Noisepk-pk, NoiseRMS, SNR
▪ 高速光眼图测试中的项目
–4Extinction Ratio = PTopmean /PBasemean –4Quality Factor = (PTopmean-
A trigger is required for EACH sampled point in the high bandwidth equivalent-time 8000 scope
▪ An equivalent-time 8000 series sampling oscilloscope requires a trigger signal: this is generally a user-supplied clock, a recovered clock, or a pattern sync signal synchronous to the signal.
▪ 采样示波器的CLK选择
–用户DUT提供的时钟作为外触发 –直接从数据中恢复时钟（需要硬件时钟恢复CDR）
▪ 实时示波器的时钟选择
–不需附加时钟作为触发信号，通过内嵌软件CDR恢复软件时钟，生 成眼图
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思考题
–对于一个1.25G的并行LVDS信号，如何测试眼图？ –对于下图中的5Gbps串行信号，如何测试眼图，哪一类仪器合适？ –在高速电路设计中，如何获得张开的眼图？
眼图参数
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眼图测试项目
▪ Jitter RMS = TCross1sigma
▪ Jitter Pk-Pk = TCross1pk-pk