信號(hào)完整性系列之十八——帶有預(yù)加重和均衡的高速信號(hào)測(cè)

第二個(gè)環(huán)節(jié)即子卡已經(jīng)加工完成，背板的PCB版圖已經(jīng)完成但是尚未加工，此時(shí)需要通過仿真加測(cè)試的方法來分析。分析方法是是首先使用示波器分析子卡輸出的 信號(hào)質(zhì)量，此時(shí)通常需要設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)易的夾具以方便將高速信號(hào)從子卡上引到示波器上；然后用相關(guān)的電磁場(chǎng)或者CAD軟件提取背板的傳輸線的S參數(shù)模型；再設(shè) 法將子卡輸出的信號(hào)編成HSPICE可識(shí)別的源碼格式，帶入到HSPICE中進(jìn)行仿真，從而得到經(jīng)過背板以后的信號(hào)質(zhì)量，從而評(píng)估背板的設(shè)計(jì)是否有問題， 此過程也叫做“通道仿真（channel emulation）”。此環(huán)節(jié)分析的優(yōu)點(diǎn)是可以將子卡輸出的真實(shí)信號(hào)帶入到仿真中，更接近實(shí)際情況；在背板生產(chǎn)之前進(jìn)行評(píng)估，也同樣會(huì)節(jié)省成本，而且背 板加工通常也會(huì)更加昂貴。缺點(diǎn)有如：子卡夾具會(huì)給信號(hào)本身帶來額外的影響，使用仿真軟件不易消除夾具的影響；需要將測(cè)量到的信號(hào)轉(zhuǎn)換成仿真軟件能夠識(shí)別的 格式，會(huì)比較麻煩，如果示波器能夠?qū)y(cè)試到的信號(hào)直接在示波器中進(jìn)行通道仿真，也就是說示波器具備類似仿真軟件的功能，則會(huì)非常方便；而且目前的高速仿真 軟件仿真速度比較慢，會(huì)大大影響調(diào)試效率。

第三個(gè)環(huán)節(jié)是所有單板均已經(jīng)加工完成；此環(huán)節(jié)的主要分析方法為直接測(cè)試，即使用示波器測(cè)試發(fā)送端、接收端各點(diǎn)的信號(hào)眼圖。通過調(diào)節(jié)芯片發(fā)送端預(yù)加重、接收 端均衡等來調(diào)節(jié)信號(hào)眼圖質(zhì)量。這一環(huán)節(jié)的優(yōu)點(diǎn)是完全是在實(shí)際情況下分析信號(hào)質(zhì)量，考慮了所有的實(shí)際因素；缺點(diǎn)是如果芯片具有預(yù)加重和均衡功能，則每調(diào)節(jié)一 次預(yù)加重和均衡，就需要測(cè)試一次，測(cè)試效率會(huì)降低很多；而且測(cè)試不到均衡后的信號(hào)；

綜上所述，高速信號(hào)測(cè)試中可能遇到的主要問題有：

（1）當(dāng)必須使用夾具時(shí)，如何消除夾具的影響，即夾具反嵌

（2）當(dāng)可以測(cè)試到發(fā)送端的信號(hào)時(shí)，如何仿真預(yù)測(cè)經(jīng)過某一段傳輸線或者系統(tǒng)后（如高速背板）的信號(hào)質(zhì)量即道仿真

（3）如果接收端芯片帶有均衡功能，怎樣才能觀察到均衡后的波形

（4）如果接收端芯片關(guān)鍵處眼圖已經(jīng)閉合，如何對(duì)眼圖和抖動(dòng)進(jìn)行分析

（5）在測(cè)試過程中有沒有更高效的辦法可以更快的調(diào)節(jié)預(yù)加重和均衡至最優(yōu)值

四、力科最新第二代眼圖醫(yī)生軟件（EyeDoctorII）提供了全面的高速信號(hào)測(cè)試解決方案

力科早在2006年就率先推出了獨(dú)特的專用信號(hào)完整性分析軟件眼圖醫(yī)生（Eyedoctor）軟件；2009年又推出更加方便、更加強(qiáng)大、速度更快的最新一代專用信號(hào)完整性分析工具軟件即第二代眼圖醫(yī)生EyedoctorII，如圖7所示。

●Eye Doctor II 是安裝在力科示波器上的信號(hào)完整性分析軟件包，主要可以滿足如下應(yīng)用

• 精確補(bǔ)償測(cè)試中夾具的效應(yīng)
• 對(duì)串行數(shù)據(jù)鏈路通道響應(yīng)的仿真
• 對(duì)TX與RX進(jìn)行預(yù)加重和均衡調(diào)節(jié)

●主要分析能力有

• 夾具/電纜/信道的去嵌（De-Embedding）
• 發(fā)送端預(yù)加重仿真（Transmitter Emphasis Emulation）
• 通道響應(yīng)仿真（Channel Response Emulation）
• 接收端均衡仿真（Receiver Equalizer Emulation）

●具有流程圖式的主用戶分析界面

●支持添加預(yù)加重或者去加重，消除預(yù)加重或者去加重

●可進(jìn)行CTLE、FFE、DFE等均衡技術(shù)優(yōu)化和分析

●三種通道仿真、夾具去嵌類型

●力科EYEDOCTOR II軟件主要優(yōu)點(diǎn)

• 信道仿真和均衡器仿真速度非?？?，在幾秒內(nèi)就可以計(jì)算出幾百微妙長(zhǎng)的波形，幾乎可以做到實(shí)時(shí)測(cè)量，實(shí)時(shí)計(jì)算出結(jié)果
• 信道仿真的輸入波形是基于實(shí)測(cè)，考慮到了電路板上很多實(shí)際的隨機(jī)因素
• 支持更多的均衡器種類-CTLE/FFE/DFE
• 最多可支持8通道16個(gè)端口的信道模型，可對(duì)多條鏈路之間的串?dāng)_進(jìn)行分析
• 支持高達(dá)12Gbps的高速信號(hào)分析，能用于電信領(lǐng)域里面非常流行的10Gbps的背板預(yù)研、均衡仿真
• 可以對(duì)最多512Mpts的大數(shù)據(jù)量運(yùn)算
• 支持非理想終端匹配時(shí)的高速串行信號(hào)分析
• 分析結(jié)果精確度和準(zhǔn)確度足夠高

五、結(jié)語

力科第二代眼圖醫(yī)生II軟件提供了高速串行鏈路的發(fā)送端、信道、接收端的全方位的仿真與分析能力，改變了傳統(tǒng)的高速串行設(shè)計(jì)的研發(fā)與調(diào)試方式，增強(qiáng)了高速 信號(hào)的調(diào)試分析的效率，使用起來更加方便。配合力科最新Zi系列的示波器（模擬帶寬高達(dá)30GHz），可以實(shí)現(xiàn)當(dāng)前流行的10G信號(hào)的信道仿真、均衡仿 真、以及全面的測(cè)量與分析。

參考文獻(xiàn)

1. 高速串行設(shè)計(jì)的強(qiáng)大工具-Eye Doctor II，張昌駿，LeCroy Corporation