不用定制夾具，如何探測(cè)高速數(shù)字信號(hào)？

1. 探測(cè)高速數(shù)字信號(hào)通常需要夾具

2. 固定測(cè)試點(diǎn)帶來(lái)測(cè)試挑戰(zhàn)

3. 是德科技推出靈活的高帶寬探頭

4. 什么決定了探頭的帶寬？

5. 靈活、模塊化探測(cè)的優(yōu)勢(shì)

6. 想要了解更多探頭知識(shí)

探測(cè)高速數(shù)字信號(hào)通常需要夾具

最近幾年，因?yàn)槿斯ぶ悄?、短視頻、直播帶貨等需要處理大量數(shù)據(jù)的應(yīng)用越來(lái)越火，大家都在追求更快的數(shù)據(jù)中心和計(jì)算能力。但是，當(dāng)我們想讓數(shù)據(jù)中心、電腦等處理得更快時(shí)，也遇到了一些挑戰(zhàn)，比如怎么讓設(shè)備更省電，還有怎么保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。

一些頂尖的技術(shù)公司正在努力研發(fā)更快的芯片和一些底層的技術(shù)，來(lái)推動(dòng)我們的數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)。但隨著這些技術(shù)的進(jìn)步，我們對(duì)測(cè)試設(shè)備的要求也越來(lái)越高了?，F(xiàn)在，如果我們想要測(cè)試PCIe 、以太網(wǎng)（C2M）等高速數(shù)字接口，就需要一些夾具例如Host Compliance Board（簡(jiǎn)稱(chēng)“HCB”）和Module Compliance Board（簡(jiǎn)稱(chēng)“MCB”）來(lái)確保信號(hào)測(cè)試的一致性。（注：夾具是指將非同軸接口轉(zhuǎn)成同軸接口的測(cè)試設(shè)備）

固定測(cè)試點(diǎn)帶來(lái)測(cè)試挑戰(zhàn)

但是，這些高速的設(shè)備在測(cè)試的時(shí)候會(huì)遇到一些麻煩。比如，我們無(wú)法通過(guò)夾具來(lái)把信號(hào)引入到示波器里，此時(shí)我們需要在特定的位置增加測(cè)試點(diǎn)，然后在這幾個(gè)測(cè)試點(diǎn)上，使用探頭的方式來(lái)進(jìn)行測(cè)量。以前，即使是那個(gè)時(shí)候最高帶寬的探頭，也無(wú)法測(cè)量目前這么高帶寬的信號(hào)，有時(shí)候就很難發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，因?yàn)椴蛔愕膸挄?huì)對(duì)電信號(hào)產(chǎn)生影響，導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果不準(zhǔn)確。

圖1. 原型板上采用傳統(tǒng)固定測(cè)試點(diǎn)的測(cè)試設(shè)置

隨著時(shí)間推移，新的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)也帶來(lái)了新的測(cè)試要求。開(kāi)發(fā)者只需要檢查數(shù)據(jù)鏈路中的幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，就能知道設(shè)備是否符合標(biāo)準(zhǔn)。但如果出現(xiàn)問(wèn)題，沒(méi)有合適的工具，就很難找到問(wèn)題所在，尤其是在研發(fā)階段。理想情況下，測(cè)試工程師應(yīng)該有一種工具，可以測(cè)量測(cè)試點(diǎn)之外的高頻信號(hào)，這樣就能更靈活、更容易地找到問(wèn)題。不過(guò)，直到最近，我們的探測(cè)技術(shù)才跟上了現(xiàn)代數(shù)據(jù)傳輸速率的步伐，讓我們能夠更好地進(jìn)行調(diào)試和保證質(zhì)量。

是德科技推出靈活的高帶寬探頭

InfiniiMax 4 是 Keysight 推出的一款新型 RCRC 探頭放大器系列，旨在推動(dòng)探頭技術(shù)的發(fā)展，使測(cè)試工程師能夠測(cè)量鏈路中任何位置的最快數(shù)據(jù)信號(hào)。

InfiniiMax 4 系列能夠精確測(cè)量 50 GHz 帶寬以上信號(hào)的示波器探頭。其中包括 53 GBd PAM4 信號(hào)，這意味著即使是最快的 PCIe 6.0和IEEE 802.3ck 信號(hào)也將觸手可及（圖 2）。

圖 2. 示波器用 InfiniiMax 4 探頭測(cè)量 53 GBd PAM4 信號(hào)

什么決定了探頭的帶寬？

探測(cè)是一門(mén)精密的科學(xué)。所有探頭都會(huì)從電路中吸取一些電流，稱(chēng)為“負(fù)載”，但過(guò)多的探頭負(fù)載會(huì)導(dǎo)致不良影響，從而降低測(cè)量精度。有源 RC 探頭在很寬的頻率范圍內(nèi)具有高阻抗，使其成為許多低負(fù)載應(yīng)用或覆蓋廣泛阻抗范圍的應(yīng)用（如 DDR 內(nèi)存測(cè)試）的絕佳工具。然而，RCRC 探頭在低頻和高頻下都具有較高的阻抗（圖 4）。對(duì)于需要持續(xù)高頻測(cè)量的應(yīng)用，例如 PCIe 和以太網(wǎng)等高速計(jì)算中的應(yīng)用，RCRC 探頭也是很好的選擇。您可以在 《揭秘 RCRC 和 RC 探頭》 中了解有關(guān)這些探頭之間差異的更多信息。

圖 3. 兩種常見(jiàn)探頭架構(gòu)的輸入阻抗曲線：RC 和 RCRC

圖 4. InfiniiMax 4 系列濾波器及其帶寬的比較

InfiniiMax 4 探頭能夠分析 30 – 50+ GHz 之間數(shù)字信號(hào)。這是由于 InfiniiMax 4 是一款 RCRC 探頭，它優(yōu)先考慮高帶寬下的性能。InfiniiMax 4 有三種放大器型號(hào)，每種型號(hào)都具有出色的高頻 RCRC 帶寬：42 GHz磚墻（brick wall）頻響、52 GHz brick wall頻響和 40 GHz Bessel-Thomson（圖3）頻響。雖然Bessel-Thomson 濾波器的帶寬只有 40 GHz，但它比brick wall濾波器具有更長(zhǎng)的滾降，它可以測(cè)量 50 GHz 以上的信號(hào)（具有衰減的頻率響應(yīng)）。這也是 IEEE 802.3ck 標(biāo)準(zhǔn)的 53 GBd PAM4 信號(hào)（106 Gb/s）規(guī)定的參考測(cè)量接收機(jī)頻響（圖4）。另外，使用是否足夠的帶寬的探頭測(cè)量高速信號(hào)，測(cè)量精度會(huì)有很大差異（圖5）。

圖 5. 使用 30 GHz 帶寬探頭（上）與 42 GHz 帶寬探頭（下）測(cè)量的 64 GT/s NRZ 信號(hào)

靈活、模塊化探測(cè)的優(yōu)勢(shì)

采用定制夾具的傳統(tǒng)測(cè)試方法通常會(huì)帶來(lái)限制和效率低下。工程師經(jīng)常因設(shè)置復(fù)雜性而陷入困境，從而限制了他們?cè)阱e(cuò)綜復(fù)雜的信號(hào)網(wǎng)絡(luò)中快速識(shí)別和解決問(wèn)題的能力。 InfiniiMax 4 系列高度模塊化且靈活，可最大限度地提高探頭的可用性，而不會(huì)犧牲信號(hào)完整性性能。

圖 6. InfiniiMax 探頭放大器、連接器、探頭尖端和被測(cè)板上的支架

InfiniiMax 4 探頭放大器的三種型號(hào)針對(duì)特定頻率范圍量身定制：40 GHz、50 GHz 和 40 GHz Bessel-Thomson。這三種型號(hào)均使用 AutoProbe 3 與示波器連接，使探頭前向兼容 InfiniiMax III 探頭?？刹鹦丁㈧`活的探頭尖端可插入放大器上的連接器，探頭尖端可彎曲，具有不同的帶寬規(guī)格。連接器安裝在支架上，支架將放大器和尖端固定到位，然后將它們焊接到測(cè)試點(diǎn)并進(jìn)行測(cè)量（圖 6）。這些探頭的模塊化使得隨著更多探頭的出現(xiàn)，可以更換尖端或其他組件。

這種模塊化探頭系統(tǒng)使工程師在測(cè)試過(guò)程中具有靈活性和自由度。工程師不再受測(cè)試點(diǎn)設(shè)置的限制，現(xiàn)在可以探測(cè)鏈路中任何位置的每個(gè)信號(hào)，而無(wú)需定制夾具。這使得 InfiniiMax 4 探頭成為每個(gè)以最快速度（如 PCIe 6.0/7.0 和 IEEE 802.3ck）工作的測(cè)試工程師探測(cè)的首選工具。