基于高速數(shù)據(jù)通信接口的信號(hào)完整性的解決方案

分析高速數(shù)據(jù)通信接口是一項(xiàng)重要任務(wù)，可確保信號(hào)完整性。這種分析的一個(gè)主要挑戰(zhàn)在于連接物理接口和示波器，因?yàn)榇蟛糠謹(jǐn)?shù)據(jù)通信接口不提供適用于射頻的測(cè)試接頭。這需要使用測(cè)試夾具連接高速數(shù)據(jù)通信中頻接口和示波器的射頻連接器，但這會(huì)影響信號(hào)完整性測(cè)量。帶有高級(jí)抖動(dòng)選件的RTP和最新RTO6示波器可以分析和分離抖動(dòng)影響。此外，該選件自身還可以評(píng)估測(cè)試夾具和跡線的影響，有助于用戶充分了解測(cè)試裝置的影響。

解決方案

RTP和最新RTO6示波器能夠深入分析信號(hào)完整性。抖動(dòng)分析能夠細(xì)分關(guān)鍵參數(shù)。除了誤碼率（BER）以外，可以通過(guò)時(shí)域軌跡、頻域頻譜和統(tǒng)計(jì)直方圖查看所有參數(shù)。

此外，RTP-K133/RTO-K133高級(jí)抖動(dòng)選件具有兩個(gè)新功能，將分析擴(kuò)展到了常見(jiàn)的抖動(dòng)參數(shù)之外：

? 合成眼圖：讓用戶探索特定抖動(dòng)參數(shù)對(duì)數(shù)據(jù)眼圖的影響

? 傳輸通道階躍響應(yīng)的固有測(cè)量：包括被測(cè)設(shè)備、測(cè)試夾具和電纜的數(shù)據(jù)相關(guān)特性

本應(yīng)用說(shuō)明描述了分析在誤碼率測(cè)試（ BERT ）中通過(guò)擴(kuò)頻時(shí)鐘（SSC ）和無(wú)抖動(dòng)添加生成的差分信號(hào)

（ 8. 125 Gbps，PRBS31）。信號(hào)在PCIe Gen4 ISI電路板 （PCIe-VAR-ISI）上通過(guò)長(zhǎng)跡線傳播。電路板引起的碼間干擾（ISI）是造成抖動(dòng)的主要因素。如本說(shuō)明結(jié)尾所示， 這種特殊裝置能夠利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀（VNA）驗(yàn)證階躍響應(yīng)。

以相同的方式分析抖動(dòng)至關(guān)重要，接收機(jī)將接收數(shù)據(jù)并為其計(jì)時(shí)。因此，示波器會(huì)捕獲差分發(fā)射數(shù)據(jù)，并利用硬件時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)（CDR）觸發(fā)數(shù)據(jù)信號(hào)。注意，RTP高性能示波器具有高達(dá)122 000波形/秒的一流波形捕獲率。

在分析之前，應(yīng)根據(jù)周期性抖動(dòng)分析需要的最小頻率分辨率 設(shè)置合適的采集時(shí)間。為了實(shí)現(xiàn)低至40 kHz的分辨率（在開(kāi) 關(guān)電源（SMPS）范圍內(nèi)）和40 Gsample/s的采樣率，記錄長(zhǎng)度設(shè)置為2 Msample（= 2 ×（采樣率）/（SMPS開(kāi)關(guān)頻 率）），因此采集時(shí)間為50??μs。

抖動(dòng)分解算法將差分通道作為不歸零（NRZ）信號(hào)進(jìn)行 分析。必要的CDR配置為含帶寬為16 MHz的二階鎖相環(huán) （PLL）。與預(yù)期結(jié)果一樣，主要 以DDJ為主。BER 浴盆曲線說(shuō)明BER測(cè)量值和計(jì)算值吻合良好。這種分解算法的新穎之處在估計(jì)階躍響應(yīng)。階躍響應(yīng)是施加到通道傳遞函數(shù)的理想階躍引起的結(jié)果。此估計(jì)將未經(jīng)校準(zhǔn)的測(cè)試夾具納入考量。

用戶可以配置估計(jì)過(guò)程中的階躍響應(yīng)時(shí)長(zhǎng)；在本例中，此時(shí)長(zhǎng)設(shè)為75 UI。階躍響應(yīng)時(shí)長(zhǎng)的設(shè)置遵循三個(gè)原則：

? 配置的階躍響應(yīng)時(shí)長(zhǎng)越長(zhǎng)，計(jì)算時(shí)間越長(zhǎng)。

? 階躍響應(yīng)時(shí)長(zhǎng)應(yīng)大于通道內(nèi)存。時(shí)長(zhǎng)較長(zhǎng)，有利于詳細(xì)分析階躍響應(yīng)。

? 眼圖的運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)應(yīng)大于階躍響應(yīng)時(shí)長(zhǎng)。

用戶可以使用光標(biāo)和自動(dòng)測(cè)量等熟悉的工具來(lái)分析階躍響 應(yīng)。本例中使用光標(biāo)測(cè)量上升時(shí)間。通過(guò)測(cè)量上升時(shí)間tr， 用戶可以根據(jù)有效用于單級(jí)低通濾波器的 fB = 0.35???tr 公式 估計(jì)通道帶寬fB。因此，可以在頻域中進(jìn)行更加詳細(xì)的分析。傳遞函數(shù)的超調(diào)、下垂和振鈴等現(xiàn)象在頻域中同樣可見(jiàn)。

除了直方圖和估計(jì)的階躍響應(yīng)外，圖3還以幅度（參見(jiàn)標(biāo)記M1）和相位（參見(jiàn)標(biāo)記M2）的形式顯示了頻域中階躍響應(yīng)的相關(guān)傳遞函數(shù)。為了根據(jù)階躍響應(yīng)計(jì)算頻域中的傳遞函數(shù)，數(shù)學(xué)菜單提供了一組函數(shù) ［1］：

? Step2FreqRespNormMag（《channel》，《points》）

? Step2FreqRespNormPhi（《channel》，《points》，

《delay》）

與預(yù)期結(jié)果一樣，幅度顯示出頻率相關(guān)衰減，原因主要在于介電損耗。趨膚效應(yīng)非常小。相位顯示出跡線分散。由于通道帶寬有限，因此兩條跡線中超出16 GHz的數(shù)值均為噪聲。8.125 GHz處出現(xiàn)因數(shù)據(jù)率引起的偽影。

此測(cè)量與VNA測(cè)量進(jìn)行了比較。PCIe Gen4 ISI電路板產(chǎn)生ISI，因此在頻域中測(cè)量相關(guān)跡線（差分），并比較傳遞函數(shù)和散射參數(shù)差分/差分（S21 DD）（參見(jiàn)圖 4）。

兩種測(cè)量均在0 Hz至16 GHz范圍內(nèi)顯示出吻合良好。幅度偏差小于1 dB，相位偏差不足5°。

摘要

RTP和最新RTO6示波器分析數(shù)字高速信號(hào)的信號(hào)完整性。示波器精確測(cè)量TJ、RJ、PJ和DDJ等常見(jiàn)的抖動(dòng)成分。示波器自身還可以分析引起DDJ的傳遞函數(shù)。由于操作不便，因此針對(duì)傳輸路徑的各個(gè)部分單獨(dú)進(jìn)行特性測(cè)量頗具挑戰(zhàn)性，且信號(hào)驅(qū)動(dòng)器的輸出阻抗在頻率范圍內(nèi)通常未知。因此，固有的傳遞函數(shù)測(cè)量是了解DDJ根源的關(guān)鍵要素。

編輯：jq