深入淺出談高速串行信號(hào)測(cè)試

假如我們從事的高速IC或者是高速IO的模組RD，不僅要保證所提供的產(chǎn)品能夠滿足行業(yè)規(guī)范所規(guī)定的接口指標(biāo)（例如輸出電壓擺幅、抖動(dòng)、眼圖等），還必須要保證客戶購(gòu)買我們的產(chǎn)品后所搭建的系統(tǒng)，具有足夠的系統(tǒng)穩(wěn)定性--即誤碼率要求。

誤碼率應(yīng)該是系統(tǒng)指標(biāo)最重要，而且是最直觀的表征了。最初它誕生在通信系統(tǒng)測(cè)試中，反映了信道對(duì)信息的影響。對(duì)于高速串行總線系統(tǒng)中，它描述了信號(hào)在信道互聯(lián)（走線、連接器、電纜等）中傳輸時(shí)，接收端收到的錯(cuò)誤比特的概率。

BER=Received Error Bit Number / Total Transfered Bit Number

雖然定義很簡(jiǎn)單，但是里面包含了太多的內(nèi)容。BER測(cè)試在Telecom領(lǐng)域中一直是重要的測(cè)試項(xiàng)目；在近幾年，隨著串行速率越來(lái)越快，在Datacom、PC，乃至嵌入式領(lǐng)域中，BER的概念也越來(lái)越重要。簡(jiǎn)單說(shuō)BER測(cè)試包含了Tx、Rx以及對(duì)鏈路完整的、系統(tǒng)級(jí)的考察，是作為系統(tǒng)定標(biāo)時(shí)的重要參數(shù)。

在“深入淺出談高速串行信號(hào)測(cè)試（二）”中，我們重點(diǎn)探討了抖動(dòng)和噪聲的測(cè)量和分析，其最終的目的就是為了對(duì)系統(tǒng)誤碼率的評(píng)估。這里之所以是“評(píng)估”，而不是“測(cè)量”，正是體現(xiàn)了示波器對(duì)BER測(cè)試的局限性。根據(jù)BER的定義可知，測(cè)試BER的儀器必須能夠源源不斷的產(chǎn)生測(cè)試bit，并且能夠接收DUT送回的bit，比較發(fā)送和接收的bit是否一致，以確定錯(cuò)誤bit的個(gè)數(shù)和出現(xiàn)的幾率。誤碼率分析儀（BERT）是典型的測(cè)試BER的儀器。通常示波器僅能完成對(duì)DUT發(fā)出信號(hào)的采樣，能夠測(cè)試抖動(dòng)、眼圖，但無(wú)法直接測(cè)量BER（泰克擁有業(yè)內(nèi)唯一能夠提供誤碼檢測(cè)功能的實(shí)時(shí)示波器，詳情請(qǐng)參考上篇博文）。

傳統(tǒng)的BERT在測(cè)試BER方面當(dāng)仁不讓，但是當(dāng)DUT誤碼率沒(méi)有達(dá)到要求時(shí)，工程師往往希望測(cè)試儀器提供一些調(diào)試的方向和信息。很遺憾，BERT沒(méi)有辦法做這些。例如信號(hào)完整性測(cè)試和分析、阻抗測(cè)量、協(xié)議相關(guān)分析等等，需要示波器等時(shí)域的儀器來(lái)測(cè)試。圖1很形象的區(qū)分了BERT和示波器的功能以及應(yīng)用場(chǎng)合。

圖1：BERT和示波器的功能以及應(yīng)用場(chǎng)合

哪里有需求，哪里就有市場(chǎng)。BERTScope系列產(chǎn)品就是融合了BERT和Scope的優(yōu)點(diǎn)于一體的、高性能、高度集成、易于操作高速串行系統(tǒng)的測(cè)量、驗(yàn)證和調(diào)試工具。從名字上看，BERTScope能代替?zhèn)鹘y(tǒng)的BERT完成誤碼率的測(cè)試；并且還能實(shí)現(xiàn)示波器功能：分析眼圖、抖動(dòng)等高速串行總線的指標(biāo)。更重要的是，BERTScope的示波器功能是建立在對(duì)每一個(gè)bit的采集之上的。也就是說(shuō)BERTScope所進(jìn)行的抖動(dòng)、眼圖測(cè)試時(shí)，會(huì)完全的將數(shù)據(jù)流中每一個(gè)bit的信息全部考慮其中。這樣，作為示波器調(diào)試工具的延伸，BERTScope能夠測(cè)量到更深樣本條件下的抖動(dòng)、分析更小概率的誤碼事件。

圖2：抖動(dòng)分析+誤碼率測(cè)試，輕松完成系統(tǒng)調(diào)試

隨著數(shù)據(jù)率的不斷提升，各種規(guī)范開(kāi)始對(duì)系統(tǒng)誤碼率的要求從以前單純對(duì)Tx的考量，逐漸演化為對(duì)Tx和Rx二者同時(shí)的考量。也就是說(shuō)在Rx端接收容限的測(cè)試，在今后的高速串行總線系統(tǒng)中會(huì)越來(lái)越普及。BERTScope具有閉環(huán)測(cè)試的能力，碼型發(fā)生部分可以生成最高26.5Gbps的碼流，并且在碼流中還能增加Rx端容限測(cè)試所需要的抖動(dòng)。

圖3：BERTScope內(nèi)建的抖動(dòng)、噪聲發(fā)生功能。能夠產(chǎn)生Rx容限測(cè)試的各種信號(hào)

特別對(duì)于信號(hào)速率大于6Gbps的Rx端容限測(cè)試，例如PCIE Gen3、10Gbase-KR等，BERTScope內(nèi)建的Stress信號(hào)源產(chǎn)生各種抖動(dòng)信號(hào)激勵(lì)DUT；BERTScope還可以發(fā)送標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議碼流將DUT在線設(shè)置為L(zhǎng)oopback模式；同時(shí)BERT部分可以檢測(cè)DUT誤碼率，決定DUT的不同抖動(dòng)情形下BER是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

BERTScope對(duì)今后高速串行領(lǐng)域中，包括芯片、模組、背板以及系統(tǒng)的測(cè)試將帶來(lái)革命性的變化，以適應(yīng)未來(lái)測(cè)試系統(tǒng)高速、準(zhǔn)確、便捷的要求。

目前我們提供以下講義下載：

• BERTScope誤碼率分析儀概覽及與示波器的關(guān)系
• 探討B(tài)ERTScope在高速串行數(shù)據(jù)中的優(yōu)勢(shì)
• 10GbE-KR BERTScope 測(cè)試方法