信號完整性系列之十八——帶有預加重和均衡的高速信號測

第二個(gè)環(huán)節即子卡已經(jīng)加工完成，背板的PCB版圖已經(jīng)完成但是尚未加工，此時(shí)需要通過(guò)仿真加測試的方法來(lái)分析。分析方法是是首先使用示波器分析子卡輸出的 信號質(zhì)量，此時(shí)通常需要設計一個(gè)簡(jiǎn)易的夾具以方便將高速信號從子卡上引到示波器上；然后用相關(guān)的電磁場(chǎng)或者CAD軟件提取背板的傳輸線(xiàn)的S參數模型；再設 法將子卡輸出的信號編成HSPICE可識別的源碼格式，帶入到HSPICE中進(jìn)行仿真，從而得到經(jīng)過(guò)背板以后的信號質(zhì)量，從而評估背板的設計是否有問(wèn)題， 此過(guò)程也叫做“通道仿真（channel emulation）”。此環(huán)節分析的優(yōu)點(diǎn)是可以將子卡輸出的真實(shí)信號帶入到仿真中，更接近實(shí)際情況；在背板生產(chǎn)之前進(jìn)行評估，也同樣會(huì )節省成本，而且背 板加工通常也會(huì )更加昂貴。缺點(diǎn)有如：子卡夾具會(huì )給信號本身帶來(lái)額外的影響，使用仿真軟件不易消除夾具的影響；需要將測量到的信號轉換成仿真軟件能夠識別的 格式，會(huì )比較麻煩，如果示波器能夠將測試到的信號直接在示波器中進(jìn)行通道仿真，也就是說(shuō)示波器具備類(lèi)似仿真軟件的功能，則會(huì )非常方便；而且目前的高速仿真 軟件仿真速度比較慢，會(huì )大大影響調試效率。

第三個(gè)環(huán)節是所有單板均已經(jīng)加工完成；此環(huán)節的主要分析方法為直接測試，即使用示波器測試發(fā)送端、接收端各點(diǎn)的信號眼圖。通過(guò)調節芯片發(fā)送端預加重、接收 端均衡等來(lái)調節信號眼圖質(zhì)量。這一環(huán)節的優(yōu)點(diǎn)是完全是在實(shí)際情況下分析信號質(zhì)量，考慮了所有的實(shí)際因素；缺點(diǎn)是如果芯片具有預加重和均衡功能，則每調節一 次預加重和均衡，就需要測試一次，測試效率會(huì )降低很多；而且測試不到均衡后的信號；

綜上所述，高速信號測試中可能遇到的主要問(wèn)題有：

（1）當必須使用夾具時(shí)，如何消除夾具的影響，即夾具反嵌

（2）當可以測試到發(fā)送端的信號時(shí)，如何仿真預測經(jīng)過(guò)某一段傳輸線(xiàn)或者系統后（如高速背板）的信號質(zhì)量即道仿真

（3）如果接收端芯片帶有均衡功能，怎樣才能觀(guān)察到均衡后的波形

（4）如果接收端芯片關(guān)鍵處眼圖已經(jīng)閉合，如何對眼圖和抖動(dòng)進(jìn)行分析

（5）在測試過(guò)程中有沒(méi)有更高效的辦法可以更快的調節預加重和均衡至最優(yōu)值

四、力科最新第二代眼圖醫生軟件（EyeDoctorII）提供了全面的高速信號測試解決方案

力科早在2006年就率先推出了獨特的專(zhuān)用信號完整性分析軟件眼圖醫生（Eyedoctor）軟件；2009年又推出更加方便、更加強大、速度更快的最新一代專(zhuān)用信號完整性分析工具軟件即第二代眼圖醫生EyedoctorII，如圖7所示。

●Eye Doctor II 是安裝在力科示波器上的信號完整性分析軟件包，主要可以滿(mǎn)足如下應用

• 精確補償測試中夾具的效應
• 對串行數據鏈路通道響應的仿真
• 對TX與RX進(jìn)行預加重和均衡調節

●主要分析能力有

• 夾具/電纜/信道的去嵌（De-Embedding）
• 發(fā)送端預加重仿真（Transmitter Emphasis Emulation）
• 通道響應仿真（Channel Response Emulation）
• 接收端均衡仿真（Receiver Equalizer Emulation）

●具有流程圖式的主用戶(hù)分析界面

●支持添加預加重或者去加重，消除預加重或者去加重

●可進(jìn)行CTLE、FFE、DFE等均衡技術(shù)優(yōu)化和分析

●三種通道仿真、夾具去嵌類(lèi)型

●力科EYEDOCTOR II軟件主要優(yōu)點(diǎn)

• 信道仿真和均衡器仿真速度非?？?，在幾秒內就可以計算出幾百微妙長(cháng)的波形，幾乎可以做到實(shí)時(shí)測量，實(shí)時(shí)計算出結果
• 信道仿真的輸入波形是基于實(shí)測，考慮到了電路板上很多實(shí)際的隨機因素
• 支持更多的均衡器種類(lèi)-CTLE/FFE/DFE
• 最多可支持8通道16個(gè)端口的信道模型，可對多條鏈路之間的串擾進(jìn)行分析
• 支持高達12Gbps的高速信號分析，能用于電信領(lǐng)域里面非常流行的10Gbps的背板預研、均衡仿真
• 可以對最多512Mpts的大數據量運算
• 支持非理想終端匹配時(shí)的高速串行信號分析
• 分析結果精確度和準確度足夠高

五、結語(yǔ)

力科第二代眼圖醫生II軟件提供了高速串行鏈路的發(fā)送端、信道、接收端的全方位的仿真與分析能力，改變了傳統的高速串行設計的研發(fā)與調試方式，增強了高速 信號的調試分析的效率，使用起來(lái)更加方便。配合力科最新Zi系列的示波器（模擬帶寬高達30GHz），可以實(shí)現當前流行的10G信號的信道仿真、均衡仿 真、以及全面的測量與分析。

參考文獻

1. 高速串行設計的強大工具-Eye Doctor II，張昌駿，LeCroy Corporation