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常用信号完整性的测试手段和在设计的应用

常用信号完整性的测试手段和在设计的应用

点击数:7935 次   录入时间:03-04 11:44:18   整理:http://www.55dianzi.com   电工文摘

        另外上面众多的仪器,很多都可以实现多种测试,比如示波器,可以实现波形测试,时序测试,眼图测试和抖动测试等,网络分析仪可以实现频域阻抗测试、传输损耗测试等,因此灵活应用仪器也是提高测试效率,发现设计中存在问题的关键。图4:实际应用测试(上:电缆A,下:电缆B)。

信号完整性仿真

        信号完整性测试是信号完整性设计的一个手段,在实际应用中还有信号完整性仿真,这两个手段结合在一起,为硬件开发活动提供了强大的支持。图1是目前比较常见的硬件开发过程。

        在 需求分析和方案选择阶段,就可以应用一些信号完整性测试手段和仿真手段来分析可行性,或者判断哪种方案优胜,比如测试一些关键芯片的评估板,看看信号的电 平、速率等是否满足要求,或者利用事先得到的器件模型,进行仿真,看接口的信号传输距离是否满足要求等。在平时利用测试手段,也可以得到一些器件的模型, 比如电缆的传输模型,这种模型可以利用在仿真中,当这些模型积累比较多,一些部分测试,包括设计完毕后的验证测试,可以用仿真来替代,这对于效率提高很有 好处,因为一个设计中的所有的信号都完全进行测试,是比较困难的,也是很耗费时间的。

        在设计阶段,通常是使用仿真手段,对具体问题进行分析,比如负载的个数,PCB信号线的拓扑结构,并根据仿真结果对设计进行调整,以便将大多数的信号完整性问题解决在设计阶段。

        系统调试以及验证测试阶段,主要是利用信号完整性测试手段,对设计进行测试,看是否设计的要求。如果发现了严重问题,就要去解决,信号完整性的测试和仿真手段都将用来寻找问题的根源,以及寻找适合的解决方案上面。

        信号完整性测试和信号完整性仿真紧密结合,是信号完整性设计的基本要求。

应用实例

        某 种进口电缆A在公司的各个产品中广泛应用,由于是独家供应商,多年价格一直没有下降过,在通信产品的价格逐年大幅度地下降的情况下,是不大正常的,这种情 况下需要寻找替代的供应商,由于涉及的产品众多,并且产品在网络中的地位很高,替代就显得非常谨慎,因此需要通过多方面测试验证,才能够决定能否替代。

        根 据规格需求,找到拟用来替代的国产电缆B,根据这种情况,设计多种测试进行验证两种电缆的效果:1. 频域测试:测试两种电缆的传输损耗、反射、串扰等;2. 时域测试:测试两种电缆的眼图测试、波形测试等;3. 仿真:利用仿真软件,仿真眼图传输情况;4. 其他测试:呼叫测试(系统测试的一种,模拟实际应用的性能)。图2、3和4是部分的测试结果。

        从 图2可以看到,两种电缆的差分传输损耗差不多,而电缆A得近端串扰则相对比较大。图3使用了仿真软件,仿真20米长的电缆,传输40Mbps信号的眼图情 况,仿真使用的电缆模型是利用上面频域测试得到的模型,通过仿真可以看到电缆B的眼图比电缆A的眼图要好,不论眼高还是眼图抖动。

        图4是实际应用的眼图情况,很明显电缆B的眼图要比电缆A的眼图要好,和前面的仿真结果比较吻合,不过电缆A的实际反射比较大一点,这和仿真使用驱动器件的模型有关。

        综合其他测试的结果,最后结论认为拟用来替代的国产电缆B,性能优于进口电缆电缆A,因此完全可以替代。这个替代,将给公司带来每年数百万元的成本下降。

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