眼图测试信号完整性分析PCI-E测试

时间:2023年04月18日 来源:

其次要注重细节。比如测试点通常选择放在接收器件的管脚,如果条件限制放不到上面去的,比如 BGA 封装的器件,可以放到靠近管脚的 PCB 走线上或者过孔上面。距离接收器件管脚过远,因为信号反射,可能会导致测试结果和实际信号差异比较大;探头的地线尽量选择短地线等。

,需要注意一下匹配。这个主要是针对使用同轴电缆去测试的情况,同轴直接接到示波器上去,负载通常是 50 欧姆,并且是直流耦合,而对于某些电路,需要直流偏置,直接将测试系统接入时会影响电路工作状态,从而测试不到正常的波形。 高速数字电路的信号完整性分析;眼图测试信号完整性分析PCI-E测试

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比如,在现在常见的高速串行传输链路中,几个吉赫兹(GHz)以上的信号在电路板上 的走线传输,由于本质上电路板上传输线的损耗是随着频率的升高而增大的(在后面的传输 线部分及S参数部分都会有介绍),使得高频分量的损耗大于低频分量的损耗,在接收端收 到的各个频率分量不是原来的样子,使得这些频率分量起来的数字时域信号产生畸变。 所以,在高速串行传输中,会釆用一些信号处理的方法来补偿高频分量比低频分量传输时损 耗大的问题。比如去加重(在发送时人为降低低频分量)和预加重(在发送时人为提高高频 分量)。信号完整性分析协议测试方法克劳德实验室信号完整性测试系统平台;;

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传输线理论基础与特征阻抗

传输线理论实际是把电磁场转换为电路的分析来简化分析的手段,分布式元件的传输线 电路模型传输线由一段的RLGC元件组成。

为了更简便地分析传输线,引入特征阻抗的概念,由特征阻抗来进行信号传输的分析。 将传输线等效成分段电路模型后,可以用电路的理论来求解。

特征阻抗,或称特性阻抗,是衡量PCB上传输线的重要指标。PCB传输线的特征/ 特性阻抗不是直流电阻,它属于长线传输中的概念。

可以看到特征阻抗是一个在传输线的某个点上的瞬时入射电压与入射电流或者反射电 压与反射电流的比值。和传输阻抗的概念并不一致,传输阻抗是某个端口上总的电压和电流的 比值。只有在整个传输路径上阻抗完全匹配且没有反射存在的情况下,特征阻抗才等于传输阻 抗。

典型的数字信号波形可以知道如下几点

(1)过冲包括上过冲(Overshoot_High)和下过冲(Overshoot_Low)。上过冲是信号高于信号供电电源电压Kc的最高电压,下过冲是信号低于参考地电压厶的比较低电压。过冲可能不会对功能产生影响,但是过冲过大会造成器件损坏,影响器件的可靠性。

(2) 回冲是信号在达到比较低电压或最高电压后回到厶之上(下回冲,Ringback_Low) 或心之下的电压(上回冲,Ringback_Low)。回冲会使信号的噪声容限减小,需要控制在保 证翻转门限电平的范围,否则对时钟信号回冲过大会造成判决逻辑错误,对数据或地址信号 回冲过大会使有效判决时间窗口减小,使时序紧张。通常过冲与回冲是由于信号传输路径的 阻抗不连续所引起的反射造成的。

(3) 振铃(Ringing)是信号跳变之后的振荡,同样会使信号的噪声容限减小,过大会造 成逻辑错误,而且会使信号的高频分量增加,增大EMI问题。 信号完整性测试所需工具说明;

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什么是信号完整性

信号完整性(Signal Integrity)可以泛指信号电压、电流在互连结构传输过程中的信号质 量问题,包括噪声、干扰及由其造成的时序影响等。

什么时候需要考虑信号完整性问题呢?

一般来说,传统的电路学理论适用于信号互连的电路尺寸远小于传输信号中设计者所关 心的比较高频率所对应波长的电路结构分析。此时,信号的互连等效于一阶电路元件,被称为 集总元件(Lumped Elements):反之,当信号互连的电路尺寸接近传输信号中设计者所关心 的比较高频率所对应的波长时,由于互连路径上不同位置的电压或电流的大小与相位均可能不 同,信号的互连等效于多阶电路元件,因而被称为分布式元件(Distributed Elements)。在数 字世界中,边沿速率几乎完全决定了信号中的比较大的频率成分,通常从工程经验认为当信号 边沿时间小于4〜6倍的互连传输时延时,信号互连路径会被当作分布参数模型处理,并需要 考虑信号完整性的行为。

实世界里的数字信号并不只是0或1的表现,一定会存在从0到1或从1到0的跳变 过程。 常见的信号完整性测试常用的三种测试;眼图测试信号完整性分析PCI-E测试

信号完整性基本定义是指一个信号在电路中产生相应的能力。眼图测试信号完整性分析PCI-E测试

边沿时间会影响信号达到翻转门限电平的时间,并决定信号的带宽。

信号之间的偏移(Skew),指一组信号之间的时间偏差,主要是由于在信号之间传输路 径的延时(传输延迟)不同及一组信号的负载不同,以及信号的干扰(串扰)或者同步开关 噪声所造成信号上升下降时间(Rising and Falling Time)的变化等引起的在分析源同步信号时序时需要考虑信号之间的偏移,比如一组DDR数据走线和数据釆样时钟 之间的传输时延的偏差。

有效高低电平时间(High and Low Times),指信号保证为高或低电平有效的时间,如图 1-15所示。在分析信号时序时必须保证在接收端的数据/地址信号的有效高低电平时间能够满 足接收器件时钟信号判决所需要的建立保持时间的时序要求。 眼图测试信号完整性分析PCI-E测试

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