利用新一代虛擬探測(cè)功能實(shí)現(xiàn)DDR等信號(hào)去嵌測(cè)試

一、內(nèi)存測(cè)試中的難點(diǎn)

內(nèi)存廣泛應(yīng)用于各類(lèi)電子產(chǎn)品中，內(nèi)存測(cè)試也是產(chǎn)品測(cè)試中的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。內(nèi)存測(cè)試中最為關(guān)鍵的測(cè)試項(xiàng)目為DQ/DQS/CLK之間的時(shí)序關(guān)系。JEDEC規(guī)范規(guī)定測(cè)量這幾個(gè)信號(hào)之間的時(shí)序時(shí)測(cè)試點(diǎn)需要選擇在靠近內(nèi)存的最末端。而當(dāng)前內(nèi)存芯片大部分是BGA封裝，有的甚至是正反貼的，這樣有時(shí)候就很難在內(nèi)存芯片的最末端找到測(cè)試點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試，如果在鏈路的中間位置進(jìn)行測(cè)試，一方面信號(hào)會(huì)出現(xiàn)反射回溝等現(xiàn)象，從而影響到時(shí)序的測(cè)試，另外一方面對(duì)不同信號(hào)的測(cè)試點(diǎn)位置的不同，測(cè)量得到的時(shí)序就不是真實(shí)的時(shí)序結(jié)果。如下圖1所示，探頭無(wú)法點(diǎn)測(cè)到BGA封裝的內(nèi)存芯片的最末端管腳位置，此時(shí)準(zhǔn)確的時(shí)序測(cè)量將會(huì)變得非常困難。

由于在信號(hào)鏈路的中間點(diǎn)進(jìn)行的測(cè)試，因此信號(hào)波形將會(huì)因反射而出現(xiàn)明顯的回溝，而且回溝正好出現(xiàn)在時(shí)鐘信號(hào)上升沿和下降沿的中間位置，這會(huì)給時(shí)鐘與數(shù)據(jù)之間的時(shí)序測(cè)量帶來(lái)相當(dāng)大的不穩(wěn)定性，測(cè)量到的時(shí)序和實(shí)際情況也將會(huì)偏差很大。如下圖2所示，測(cè)量到的時(shí)鐘波形存在明顯的單調(diào)性問(wèn)題。

二、通過(guò)虛擬探測(cè)功能預(yù)測(cè)內(nèi)存最末端的波形

力科示波器中的虛擬探測(cè)有如下兩種方法：

1、使用EyeDoctorII軟件的通道仿真功能

使用該方法需要設(shè)法獲得測(cè)試點(diǎn)到鏈路末端的S參數(shù)，然后將S參數(shù)帶入到示波器的EyeDoctorII眼圖醫(yī)生軟件中(如圖3所示界面)即可預(yù)測(cè)到末端信號(hào)的波形。但在實(shí)際應(yīng)用中，由于測(cè)試點(diǎn)可能只是個(gè)過(guò)孔，測(cè)試點(diǎn)位于鏈路的中間，且也無(wú)法從測(cè)試點(diǎn)位置將鏈路斷開(kāi)成兩部分，這樣就很難測(cè)量得到測(cè)試點(diǎn)位置至鏈路最末端的S參數(shù)。如果通過(guò)軟件從PCB板上進(jìn)行S參數(shù)的提取會(huì)更加容易些，但是仿真的結(jié)果和實(shí)際情況還是會(huì)存在一定的差別。

2、使用力科示波器中的VP@Receiver虛擬探測(cè)功能

VP@Receiver的基本原理是先獲得測(cè)試點(diǎn)到鏈路末端的傳輸線(xiàn)的延時(shí)Td、傳輸線(xiàn)末端的匹配模型(電容C，電感L，阻抗Z)，然后將這些參數(shù)應(yīng)用到實(shí)測(cè)到的波形上并推測(cè)出鏈路最末端的信號(hào)波形。下面以一個(gè)實(shí)例為例說(shuō)明如何使用VP@Receiver來(lái)實(shí)現(xiàn)虛擬探測(cè)功能：

如下圖5所示，我們能夠通過(guò)示波器測(cè)量得到A點(diǎn)的信號(hào)波形，然后我們需要利用這個(gè)波形通過(guò)虛擬探測(cè)得到B點(diǎn)的波形。

為了獲得這個(gè)波形，我們將測(cè)試點(diǎn)A點(diǎn)和鏈路末端B點(diǎn)之間的傳輸鏈路等效為上圖5下方的電路模型。電路模型的主要參數(shù)包括鏈路傳輸延時(shí)T0，輸入端電感Lin，輸入端電容Cin，輸入端阻抗RL. 為了獲得這些參數(shù)，我們先通過(guò)力科示波器中的Jitter Sim功能獲得一個(gè)和被測(cè)波形(即可以測(cè)量得到的A點(diǎn)波形的信號(hào)特征)各項(xiàng)參數(shù)(如幅度，周期，上升時(shí)間等)非常接近的理想的波形。Jitter Sim是力科示波器中的一個(gè)通過(guò)軟件仿真的方法實(shí)現(xiàn)信號(hào)源的功能，該功能可以實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘信號(hào)，正弦信號(hào)，NRZ，RZ等種類(lèi)多樣的碼型。而且可以施加抖動(dòng)，過(guò)沖，設(shè)置幅度，頻率，偏置，截至頻率，上升時(shí)間，下腳時(shí)間等等。如下圖6所示。

根據(jù)A點(diǎn)信號(hào)的波形和反射位置我們可以測(cè)量出信號(hào)的頻率約為156MHz，反射時(shí)間約為257ps.下圖7中M1為實(shí)測(cè)波形，Z1為實(shí)測(cè)波形的局部放大，F(xiàn)1為通過(guò)Jitter Sim仿真得到的波形，Z2為對(duì)仿真波形的局部放大。仿真波形與實(shí)測(cè)波形具有非常接近的幅度，頻率，上升時(shí)間，占空比等特性。

上圖7中通過(guò)Jitter Sim仿真得到的波形F1是沒(méi)有施加匹配模型的，下面我們通過(guò)VP@Receiver來(lái)為F1波形施加匹配，使用F2函數(shù)實(shí)現(xiàn)VP@Receiver功能。如下圖8所示，分別輸入傳輸演示Td(130ps)，阻抗Z(50ohms)，寄生電容(2.8pf)，寄生電容我們可以以芯片的輸入電容為參考，然后根據(jù)仿真波形與實(shí)測(cè)波形的吻合程度進(jìn)行調(diào)節(jié)。

施加了上述匹配后，仿真波形如下圖9所示，我們看到施加傳輸線(xiàn)模型和匹配后，仿真得到的Z2的波形和實(shí)測(cè)波形Z1非常的接近(尤其是因反射導(dǎo)致的回溝的位置)。這說(shuō)明匹配模型和傳輸線(xiàn)模型與實(shí)際情況是非常吻合的。這樣我們就可以將該傳輸線(xiàn)模型和匹配模型應(yīng)用到我們實(shí)際測(cè)量得到的波形上，虛擬探測(cè)出末端位置的真實(shí)波形。我們只要將上圖8中的VP@Receiver的工作模式從“Sim”切換到“Term”，F(xiàn)2函數(shù)(VP@Receiver)的輸入源由F1修改為實(shí)測(cè)波形M1，即可得到鏈路末端的波形，虛擬探測(cè)到的波形如圖10所示，由于虛擬探測(cè)到的波形在鏈路末端，所以因反射引起的回溝已經(jīng)消失了。

圖11為本文開(kāi)頭提到的某QDR的時(shí)鐘與數(shù)據(jù)之間的時(shí)序測(cè)量示例。由于時(shí)鐘信號(hào)的回溝導(dǎo)致無(wú)法穩(wěn)定的測(cè)量時(shí)序，因此必須要通過(guò)虛擬探測(cè)的方法探測(cè)到鏈路最末端的時(shí)鐘和數(shù)據(jù)波形，才能夠正確的進(jìn)行時(shí)序的測(cè)量。

三、小結(jié)

本文通過(guò)實(shí)例應(yīng)用介紹了Teledyne LeCroy(力科)示波器中的一個(gè)獨(dú)特的虛擬探測(cè)VP@Receiver功能。通過(guò)該虛擬探測(cè)功能可以解決實(shí)際測(cè)量中無(wú)法直接探測(cè)到鏈路末端波形的困難。而隨著單板密度的日益增加以及BGA封裝的普遍使用，在鏈路末端進(jìn)行波形的探測(cè)變得越來(lái)越困難，尤其是DDR內(nèi)存的時(shí)序測(cè)量中該問(wèn)題尤其變得更加明顯。力科的VP@Receiver虛擬探測(cè)功能將為解決這一困難提供一個(gè)方法和思路。