利用新一代虛擬探測功能實(shí)現DDR等信號去嵌測試

一、內存測試中的難點(diǎn)

內存廣泛應用于各類(lèi)電子產(chǎn)品中，內存測試也是產(chǎn)品測試中的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。內存測試中最為關(guān)鍵的測試項目為DQ/DQS/CLK之間的時(shí)序關(guān)系。JEDEC規范規定測量這幾個(gè)信號之間的時(shí)序時(shí)測試點(diǎn)需要選擇在靠近內存的最末端。而當前內存芯片大部分是BGA封裝，有的甚至是正反貼的，這樣有時(shí)候就很難在內存芯片的最末端找到測試點(diǎn)進(jìn)行測試，如果在鏈路的中間位置進(jìn)行測試，一方面信號會(huì )出現反射回溝等現象，從而影響到時(shí)序的測試，另外一方面對不同信號的測試點(diǎn)位置的不同，測量得到的時(shí)序就不是真實(shí)的時(shí)序結果。如下圖1所示，探頭無(wú)法點(diǎn)測到BGA封裝的內存芯片的最末端管腳位置，此時(shí)準確的時(shí)序測量將會(huì )變得非常困難。

由于在信號鏈路的中間點(diǎn)進(jìn)行的測試，因此信號波形將會(huì )因反射而出現明顯的回溝，而且回溝正好出現在時(shí)鐘信號上升沿和下降沿的中間位置，這會(huì )給時(shí)鐘與數據之間的時(shí)序測量帶來(lái)相當大的不穩定性，測量到的時(shí)序和實(shí)際情況也將會(huì )偏差很大。如下圖2所示，測量到的時(shí)鐘波形存在明顯的單調性問(wèn)題。

二、通過(guò)虛擬探測功能預測內存最末端的波形

力科示波器中的虛擬探測有如下兩種方法：

1、使用EyeDoctorII軟件的通道仿真功能

使用該方法需要設法獲得測試點(diǎn)到鏈路末端的S參數，然后將S參數帶入到示波器的EyeDoctorII眼圖醫生軟件中(如圖3所示界面)即可預測到末端信號的波形。但在實(shí)際應用中，由于測試點(diǎn)可能只是個(gè)過(guò)孔，測試點(diǎn)位于鏈路的中間，且也無(wú)法從測試點(diǎn)位置將鏈路斷開(kāi)成兩部分，這樣就很難測量得到測試點(diǎn)位置至鏈路最末端的S參數。如果通過(guò)軟件從PCB板上進(jìn)行S參數的提取會(huì )更加容易些，但是仿真的結果和實(shí)際情況還是會(huì )存在一定的差別。

2、使用力科示波器中的VP@Receiver虛擬探測功能

VP@Receiver的基本原理是先獲得測試點(diǎn)到鏈路末端的傳輸線(xiàn)的延時(shí)Td、傳輸線(xiàn)末端的匹配模型(電容C，電感L，阻抗Z)，然后將這些參數應用到實(shí)測到的波形上并推測出鏈路最末端的信號波形。下面以一個(gè)實(shí)例為例說(shuō)明如何使用VP@Receiver來(lái)實(shí)現虛擬探測功能：

如下圖5所示，我們能夠通過(guò)示波器測量得到A點(diǎn)的信號波形，然后我們需要利用這個(gè)波形通過(guò)虛擬探測得到B點(diǎn)的波形。

為了獲得這個(gè)波形，我們將測試點(diǎn)A點(diǎn)和鏈路末端B點(diǎn)之間的傳輸鏈路等效為上圖5下方的電路模型。電路模型的主要參數包括鏈路傳輸延時(shí)T0，輸入端電感Lin，輸入端電容Cin，輸入端阻抗RL. 為了獲得這些參數，我們先通過(guò)力科示波器中的Jitter Sim功能獲得一個(gè)和被測波形(即可以測量得到的A點(diǎn)波形的信號特征)各項參數(如幅度，周期，上升時(shí)間等)非常接近的理想的波形。Jitter Sim是力科示波器中的一個(gè)通過(guò)軟件仿真的方法實(shí)現信號源的功能，該功能可以實(shí)現時(shí)鐘信號，正弦信號，NRZ，RZ等種類(lèi)多樣的碼型。而且可以施加抖動(dòng)，過(guò)沖，設置幅度，頻率，偏置，截至頻率，上升時(shí)間，下腳時(shí)間等等。如下圖6所示。

根據A點(diǎn)信號的波形和反射位置我們可以測量出信號的頻率約為156MHz，反射時(shí)間約為257ps.下圖7中M1為實(shí)測波形，Z1為實(shí)測波形的局部放大，F1為通過(guò)Jitter Sim仿真得到的波形，Z2為對仿真波形的局部放大。仿真波形與實(shí)測波形具有非常接近的幅度，頻率，上升時(shí)間，占空比等特性。

上圖7中通過(guò)Jitter Sim仿真得到的波形F1是沒(méi)有施加匹配模型的，下面我們通過(guò)VP@Receiver來(lái)為F1波形施加匹配，使用F2函數實(shí)現VP@Receiver功能。如下圖8所示，分別輸入傳輸演示Td(130ps)，阻抗Z(50ohms)，寄生電容(2.8pf)，寄生電容我們可以以芯片的輸入電容為參考，然后根據仿真波形與實(shí)測波形的吻合程度進(jìn)行調節。

施加了上述匹配后，仿真波形如下圖9所示，我們看到施加傳輸線(xiàn)模型和匹配后，仿真得到的Z2的波形和實(shí)測波形Z1非常的接近(尤其是因反射導致的回溝的位置)。這說(shuō)明匹配模型和傳輸線(xiàn)模型與實(shí)際情況是非常吻合的。這樣我們就可以將該傳輸線(xiàn)模型和匹配模型應用到我們實(shí)際測量得到的波形上，虛擬探測出末端位置的真實(shí)波形。我們只要將上圖8中的VP@Receiver的工作模式從“Sim”切換到“Term”，F2函數(VP@Receiver)的輸入源由F1修改為實(shí)測波形M1，即可得到鏈路末端的波形，虛擬探測到的波形如圖10所示，由于虛擬探測到的波形在鏈路末端，所以因反射引起的回溝已經(jīng)消失了。

圖11為本文開(kāi)頭提到的某QDR的時(shí)鐘與數據之間的時(shí)序測量示例。由于時(shí)鐘信號的回溝導致無(wú)法穩定的測量時(shí)序，因此必須要通過(guò)虛擬探測的方法探測到鏈路最末端的時(shí)鐘和數據波形，才能夠正確的進(jìn)行時(shí)序的測量。

三、小結

本文通過(guò)實(shí)例應用介紹了Teledyne LeCroy(力科)示波器中的一個(gè)獨特的虛擬探測VP@Receiver功能。通過(guò)該虛擬探測功能可以解決實(shí)際測量中無(wú)法直接探測到鏈路末端波形的困難。而隨著(zhù)單板密度的日益增加以及BGA封裝的普遍使用，在鏈路末端進(jìn)行波形的探測變得越來(lái)越困難，尤其是DDR內存的時(shí)序測量中該問(wèn)題尤其變得更加明顯。力科的VP@Receiver虛擬探測功能將為解決這一困難提供一個(gè)方法和思路。