设备信号完整性测试维修

信号完整性分析系列-第1部分：端口TDR/TDT如前文-单端口TDR所述，TDR生成与互连交互的激励源。我们能通过一个端口测量互连上一个连接的响应。这限制了我们只关注反射回源头的信号。通过这类测量，我们能获得阻抗曲线和互连属性信息，并能提取具有离散不连续的均匀传输线的参数值。在TDR上添加第二个端口后，我们就能极大地扩展测量类型以及能提取的互连信息。额外的端口可用来执行三种重要的新测量：发射的信号、耦合噪声和差分对的差分信号或共模信号响应。采用这些技术实现的重要应用及其实例，都在本章中进行了描述。克劳德高速数字信号测试实验室信号完整性技术指标；设备信号完整性测试维修

随着频率提升，能量会耦合回到排前条线，这个过程会重复。这是模式和紧密耦合系统的基本属性。它终关系到这样一个事实，即在一对线上传播的奇模和偶模这两种模式，在微带中具有不同的速度。如果这是合理的解释，并且这两条耦合线位于偶模和奇模行进速度相同的带状线内，那么就不会出现波谷。图35中还显示了单一带状线传输线的模拟插入损耗，这条传输线具有相同的线宽，与一条端接迹线相邻，间距为115密耳。在6GHz上没有波谷，插入损耗随频率平稳下降，这都是由于叠层的介电损耗导致的。这说明了一个重要的设计原则：如需在单端传输线上获得对比较高的带宽，那么就要避免间隔紧密的相邻线，无论这条线是如何端接的。吉林信号完整性测试系列克劳德高速数字信号测试实验室信号完整性测试、多端口矩阵测试、HDMI测试、USB测试、DDR测试。

转换成频域的TDR/TDT响应：回波损耗/插入损耗。蓝线是参考直通的插入损耗。当然，如果有一个完美直通的话，每个频率分量将无衰减传播，接收的信号幅度与入射信号的幅度相同。插入损耗的幅度始终为1，用分贝表示的话，就是0分贝。这个损耗在整个20GHz的频率范围内都是平坦的。黄线始于低频率下的约-30分贝，是同一传输线的回波损耗，即频域中的S11。绿线是此传输线的插入损耗，或S21。这个屏幕只显示了S参数的幅度，相位信息是有的，但没有显示的必要。回波损耗始于相对较低的值，接近-30分贝，然后向上爬升到达-10分贝范围，约超过12GHz。这个值是对此传输线的阻抗失配和两端的50欧姆连接的衡量。插入损耗具有直接有用的信息。在高速串行链路中，发射机和接收机共同工作，以发射并接收高比特率信号。在简单的CMOS驱动器中，一个显示误码率之前可能可以接受-3分贝的插入损耗。对于简单的SerDes芯片而言，可以接受-10分贝的插入损耗，而对于先进的高级SerDes芯片而言，则可以接受-20分贝。如果我们知道特定的SerDes技术可接受的插入损耗，那就可以直接从屏幕上测量互连能提供的比较大比特率。

改变两条有插入损耗波谷影响的传输线之间的间距。虚拟实验之一是改变线间距。当迹线靠近或远离时，一条线的插入损耗上的谐振吸收波谷会出现什么情况？图35所示为简单的两条耦合线模型中一条线上模拟的插入损耗，间距分别为50、75、100、125和150密耳。红色圆圈为单端迹线测得的插入损耗。每条线表示不同间距下插入损耗的模拟响应。频率谐振比较低的迹线间距为50密耳，之后是75密耳，排后是150密耳。随着间距增加，谐振频率也增加，这差不多与直觉相反。大多数谐振效应的频率会随着尺寸增加而降低。然而，在这个效应中，谐振频率却随着尺寸和间距的增加而增加。要不是前文中我们已经确认模拟数据和实测数据之间非常一致，我们可能会对模拟结果产生怀疑。波谷显然不是谐振效应，其起源非常微妙，但与远端串扰密切相关。在频域中，当正弦波进入排前条线的前端时，它会与第二条线耦合。在传播中，所有的能量会在一个频率点从排前条线耦合到相邻线，导致排前条线上没有任何能量，因此出现一个波谷。信号完整性噪声问题有关的四类噪声源；

9英寸长迹线的ADS模型，模仿了与相邻被动线的耦合，模型带宽为~8GHz。所示为ADS中使用MIL结构的两条耦合传输线的简单模型。所有物理和材料属性均进行了参数配置，以便在以后进行更改。我们假设两条均匀等宽线的简单模型，有间距、长度、电介质的厚度、介电常数和耗散因素。我们使用千分尺从结构上测得的各种几何条件，并使用从均匀传输线测得的相同的介电常数和耗散因素。ADS中的集成2D场解算器会自动用这些几何值计算传输线的复合阻抗和传输特性，并模拟频域插入损耗和回波损耗性能，与实际测量中的配置完全一样。我们将TDR中测得的插入损耗数据以Touchstone格式带入ADS，然后将测得的响应与模拟响应进行比较。图34所示为插入损失的幅度（单位为分贝）和插入损失的相位。红色圆圈是测得的数据，与TDR仪器屏幕的显示相同。蓝线是基于这个简单模型的模拟响应，没有参数拟合。一种是已经遇到了信号完整性问题，一种是将要遇到信号完整性问题。吉林信号完整性测试系列

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2.5 识别导致过多损耗的设计特征由于测得的 TDR/TDT 数据能直接从 TDR 仪器快速、轻松地导入建模工具，从而帮助我们找出意外或异常行为的根本原因，因此调试时间有时能从几天缩短到几分钟。图 33 所示为三种结构测得的 TDT 响应。顶端的水平线是从参考直通测得的插入损耗，可以看到当互连基本上为透明时，响应非常平。这种测量直接反映了仪器的能力。

均匀线（被测件1）和作为差分对一部分的均匀线（被测件2）上测得的插入损耗。从上往下的第二条线就是前文中所见的8英寸单端微带线的插入损耗。第三条线是另一条九英寸长均匀微带传输线测得的插入损耗。然而，该传输线的插入损耗上有一个约6GHz的波谷。这个波谷极大地限制了互连的可用带宽。排前条传输线的-10分贝带宽约为12GHz，而第二条线的-10分贝带宽约为4GHz。这表示可用带宽降低了三分之二。如需优化互连设计，首先要着手的是了解这个波谷从何而来。是什么原因导致了这个波谷？ 设备信号完整性测试维修

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