工程設(shè)計的挑戰(zhàn)
信號完整性是最讓設(shè)計人員頭疼的問題。從泰克公司的調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，許多受訪者都提到信號完整性問題，包括串?dāng)_、EMI、抖動、反射、封裝噪聲、偏移和靜電，這個問題對設(shè)計、測試同樣重要。泰克儀器事業(yè)部副總裁ColinShepard說道，“當(dāng)今串行總線發(fā)展的許多挑戰(zhàn)源于時間和眼圖的問題，同樣也源于波形的不理想狀態(tài)(噪聲、抖動、偏差)。串行標(biāo)準(zhǔn)帶來了更窄的定時容限，要求測量工具具有前所未有的帶寬和精確度。同時，現(xiàn)代測試工作還要求將測量設(shè)備本身帶來的影響降到最低。”
如果從各種信號完整性問題的表象深入到本質(zhì)，就會發(fā)現(xiàn)底層問題在于仿真建模、檢驗和測試。準(zhǔn)確建模、仿真和全面分析高速串行鏈路，涉及到I/O、封裝、電路板通路、連接器和電纜等元件。Shepard指出：“必須對所有這些元件建立準(zhǔn)確的模型，并能夠執(zhí)行完善的解決方案空間分析，包括工藝、電壓、溫度、PRBS激勵碼型等等，自動獲得波形質(zhì)量和眼圖特點�！边@其中，最大問題可能是電路板上的信號軌跡布局，如果阻抗不匹配或元件布局不當(dāng)，那么高速I/O線路會出現(xiàn)問題，并發(fā)生數(shù)字反射。
另一個令人困擾的問題是，信號測試點的探接。泰克高性能示波器全球市場經(jīng)理JimGowgiel稱，“由于芯片上可供連接探頭的空間越來越小，設(shè)計者通常很難將探頭連接到被測設(shè)備上，配套探頭需要采用流線型緊湊設(shè)計來解決這個難題�！倍嗦反袛�(shù)據(jù)更是增大了這一挑戰(zhàn)，他認(rèn)為，在保證可靠靈活地連接到電路上的同時，還要能夠使工程師方便地在差分、單端和共模測試三種模式間進(jìn)行切換，以獲得更高的效率和更好的易用性。
此外，由于新一代串行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)處于不斷的發(fā)展和完善之中，要考慮到適應(yīng)未來可能的要求，支持范圍廣泛的標(biāo)準(zhǔn)；以及互操作性和一致性測試和調(diào)試需求。同時，還要幫助設(shè)計者加快產(chǎn)品上市時間，提高設(shè)計和調(diào)試效率。
下一代測試儀器
最新的串行技術(shù)比上一代技術(shù)速度更快，通常也更復(fù)雜，要求測試設(shè)備具備更強(qiáng)的性能和更廣泛的分析能力，這需要新的測試工具能夠捕捉、顯示和分析最復(fù)雜和最富挑戰(zhàn)性的串行數(shù)據(jù)信號。作為新一代高速串行數(shù)據(jù)測試平臺的重要部分，泰克積極推動下一代數(shù)字產(chǎn)品的開發(fā)，并于不久前宣布了超高性能示波器DSA70000系列數(shù)字串行分析器(DSA)，將業(yè)界測試能力首次提升到20GHz實時帶寬。
DSA70000系列新型數(shù)字實時(DRT)示波器包括20GHz的DSA72004、16GHz的DSA71604和12.5GHz的DSA71254三個帶寬版本，每個通道高達(dá)50GS/s的取樣速率和200M的內(nèi)存。FastAcq采集模式下每秒可以捕獲超過300,000個波形，約是其它同類產(chǎn)品的1,000倍，而DPX并行架構(gòu)信號處理器可對信號行為進(jìn)行重要的檢測和深度分析。此類DRT示波器與DPO(數(shù)字熒光)示波器能在四個通道上同時提供超高性能表現(xiàn)，這種組合可協(xié)助工程師應(yīng)對最棘手的測試難題。
采用DSP技術(shù)來實現(xiàn)獨特的價值，是DSA70000的一個重要特性。一方面，通過DSP技術(shù)可以增強(qiáng)頻率和相位響應(yīng)、通道匹配、探頭系統(tǒng)性能、信噪比及其他性能；另外一方面，
設(shè)計者可以根據(jù)測試需要選擇DSP的使用和配置，Shepard解釋說：“帶寬越高，相應(yīng)的噪聲越大，例如用20GHz的高帶寬時可以捕捉更快、更準(zhǔn)的上升時間，但噪聲大；用16GHz捕捉的上升時間可能不如20GHz的準(zhǔn)，但噪聲小。因而關(guān)鍵取決于設(shè)計者的應(yīng)用，泰克給用戶提供這種選擇的靈活性�！�
對于從事新興的第二代和第三代串行數(shù)據(jù)技術(shù)的開發(fā)者而言，憑借其50GS/s的取樣速率和200M的記錄長度，可以捕捉4毫秒以上的數(shù)據(jù)，這令DSA70000與其它同類產(chǎn)品相比即使在最高帶寬的條件下工作也能提供最佳分辨率。20GHz帶寬的DSA72004示波器可對傳輸速率高達(dá)12Gbps的數(shù)據(jù)測量三次諧波，或?qū)ψ罡邆鬏斔俾?Gbps的信號測量五次諧波，這一性能足以在速度最快的芯片和芯片串行總線架構(gòu)進(jìn)行信號完整性和一致性測試時滿足其性能要求。
為保證DSA70000的測試性能，泰克還同時推出了速度最快的有源差分探頭P7500，包括P7513(帶寬13GHz)和P7516(帶寬16GHz)。新系列探頭采用獨特
TriMode測量轉(zhuǎn)換技術(shù)和新的“針頭”式設(shè)計。其速率能令設(shè)計者調(diào)試和驗證10Gbps信號的三次諧波，并對PCI-Express2.0、SATAIII和HDMI1.3等標(biāo)準(zhǔn)中高達(dá)6.4Gbps速率的信號進(jìn)行五次諧波的一致性測試。
DSA70000、P7500與之前推出的70GHz超寬帶模塊化采樣示波器DSA8200和速度最快的任意波形發(fā)生器AWG7000(5.8GHz的帶寬、10位分辨率及20GS/s的最快采樣速率)一起組成新一代高速串行數(shù)據(jù)測試平臺的一套完整解決方案，他們都是針對第二代、第三代串行數(shù)據(jù)的測試要求進(jìn)行特別設(shè)計，滿足從事高速串行數(shù)據(jù)技術(shù)開發(fā)的設(shè)計人員要求。
