用于高速總線的信號完整性測試

用于高速總線的信號完整性測試24九月20231TDRAsianPacificIDF2000目錄市場的緊迫性技術(shù)趨勢工業(yè)挑戰(zhàn)測試方面的挑戰(zhàn)機解決方案總結(jié)2TDRAsianPacificIDF2000市場的驅(qū)動力3TDRAsianPacificIDF2000技術(shù)趨勢DigitalDataBandwidth:PentiumP4->1GHz,400MHzbus,3.2GB/sbustransferrate(IDFAugust2000)“The21264...channelsupto5.3Gbytes/sofcachedata...intotheprocessor,feedingitsdemandingCPUcore.”(Digital/CompaqwebsiteonAlpha21264RISCprocessor)

“PeakMemoryBW(2.13GB/sec)”

(IBMwebsiteregardingRS-6000RISCprocessor)“ThePCI(PeripheralComponentInterconnect)busprovidesdataratesofoneGBytepersecondandup”(Intel

website)4TDRAsianPacificIDF2000工業(yè)挑戰(zhàn):更快的計算機結(jié)構(gòu)FSB(FrontSideBus):->133MHzclock,-<250psrisetime,-Spreadspectrumclocking,-Logiclevels:3.3V,1.0VAGP:-66MHzClock,-DynamicseriesterminationinthedriverIC,-Source-syncbus-upto266MHzdatarateRambus:-Differential400MHzclock,-800MHzself-timeddata,-800mVppRSLlogic,-200pssetup/hold,-200psrisetimes1.6GB/s800MB/s1.0GB/sPCI:->66MHzclock,->66MHzdata->266MB/s5TDRAsianPacificIDF2000你曾經(jīng)遇到過這樣的測試挑戰(zhàn)嗎?更快的時鐘和數(shù)據(jù)速率更快的上升/下降時間更短的建立/保持時間更加輕微的抖動指標(biāo)更小的邏輯擺動阻抗及終端問題同步總線結(jié)構(gòu)需要觀察更多的信號難于探測難于連接6TDRAsianPacificIDF2000教科書上的數(shù)字化信號100011邏輯信號

+5V電源地信號7TDRAsianPacificIDF2000真實的數(shù)字信號?邏輯信號

+5V電源地8TDRAsianPacificIDF2000更高的時鐘和數(shù)據(jù)速率的挑戰(zhàn)P4>400MHzdatabusRambus800MHzDDR266MHzclockFirewire1394b1.6Gb/stransferrateUSB2480Mb/sdatarateInfiniband2.5Gb/sDVI1Gb/sdataBWSerialATA1.5Gb/stransferrate9TDRAsianPacificIDF2000示波器帶寬指標(biāo)在3dB

帶寬頻率，信號的垂直幅度誤差大約為30%70.7(-3dB)0.10.20.30.40.50.60.80.91.00.710097.59592.59087.58582.58077.57572.5trise0.35*BW=10TDRAsianPacificIDF2000關(guān)于示波器帶寬的建議建議示波器的帶寬至少為被測信號頻率的3－5倍使用2.4GHz的示波器測試一個800MHz正弦波信號使信號的幅度失真降到最小限度舉例:Tektronix4GHzTDS7404,3GHzTDS694C11TDRAsianPacificIDF2000更快的邊沿速度的挑戰(zhàn)Rambus200ps上升/下降時間DDR<250psFirewire1394b80-300psUSB2<500psCLOCKDATAABCFALLTIMERISETIME12TDRAsianPacificIDF2000上升/下降時間

vs.示波器帶寬上升時間(示波器)~=0.35/帶寬(示波器)2GHzBWOscilloscopehas~200psRisetime4GHzBWOscilloscopehas~100psRisetime用2GHz帶寬示波器測試100ps上升時間RT(measured)=SQRT[RT(oscilloscope)2+RT(Signal)2]RT(measured)=SQRT[200ps2+100ps2]=224ps!用4GHz帶寬示波器測試100ps上升時間RT(measured)=SQRT[RT(oscilloscope)2+RT(Signal)2]RT(measured)=SQRT[100ps2+100ps2]=140ps!13TDRAsianPacificIDF2000Whatyoudon’tknow......canhurtyou!等于信號的上升時間2倍于信號的上升時間3倍于信號的上升時間5倍于信號的上升時間示波器上升時間41%12%5%2%上升時間慢/異常幅度衰減多快才是足夠快?14TDRAsianPacificIDF2000關(guān)于示波器邊沿速度的建議建議示波器的上升時間至少為被測信號上升時間的3－5倍用具有100ps

上升時間的示波器測試一個300ps上升時間的信號會使失真降到最小限度舉例:

Tektronix100psTDS7404,120psTDS694C15TDRAsianPacificIDF2000更短的數(shù)據(jù)有效窗口帶來的挑戰(zhàn)Rambus~200ps(each)建立/保持時間DDR<250psFirewire1394bskew<100psCLOCKDATAABCSETUPTIMEDATAVALIDHOLDTIME16TDRAsianPacificIDF2000針對于更短的數(shù)據(jù)有效窗口

示波器應(yīng)用建議通道遲滯足夠的帶寬Delta時間精度(DTA)用10psRMSDTA示波器進行200ps定時測試會使誤差降到最小舉例:

Tektronix1.5psRMSDTATDS7404,3psRMSDTATDS694C17TDRAsianPacificIDF2000電路板布線的挑戰(zhàn)受AC元件的影響Adjacentrunandplaneproximity接地噪聲-從地端返回的電流和不完全去耦傳輸線效應(yīng)18TDRAsianPacificIDF2000電路板布線失誤的影響Causedbyalogictransitionringingwiththesignallineinductanceandcapacitance.Durationisdampedbythesignalline’sresistance.Peak-to-PeakPeakRoundingPreshootDroopOvershootNonlinearitySettlingTimeforRinging19TDRAsianPacificIDF2000關(guān)于電路板布線使用儀器的考慮使用比被測系統(tǒng)更快的高速階躍發(fā)生器檢查示波器的異常邏輯分析儀/示波器交叉觸發(fā)功能足夠的帶寬可以觀察傳輸線效應(yīng)TDR分析能力舉例:

TektronixTDS8000具有快速脈沖發(fā)生器,TDS8000TDR,TLA700邏輯分析和交叉觸發(fā),TDS7000BW和交叉觸發(fā)20TDRAsianPacificIDF2000多信號采集和分析的挑戰(zhàn)你曾經(jīng)是否只能一次觀察一個信號?時鐘，數(shù)據(jù)，地址，

選通,

使能,讀/寫有效21TDRAsianPacificIDF2000出于多信號采集使用儀器的建議使用邏輯分析儀采集總線及相關(guān)電路上的所有數(shù)字信號

使用示波器或邏輯分析儀中的DSO模塊觀察個別信號的質(zhì)量

交叉觸發(fā)并觀察相關(guān)信號22TDRAsianPacificIDF2000需要在所有的通道上同時獲得全采樣率和帶寬Examples:TektronixTDS694COscilloscope-10GS/s,3GHzonallfourchannelssimultaneouslyTektronixTLA7E2DSOmodule-5GS/s,1GHzonallfourchannelssimultaneously對于多信號采集所使用儀器的建議23TDRAsianPacificIDF2000抖動和定時測試的挑戰(zhàn)100ps峰-峰抖動射程時間周-周抖動N-周抖動擴頻時鐘抖動頻譜分析源同步定時數(shù)據(jù)抖動用長存儲進行定時分析抖動趨勢24TDRAsianPacificIDF2000關(guān)于抖動和定時測試的建議TDSJIT1和TDSJIT2抖動分析軟件包TDSPSM1定時分析軟件包TDSRBS1Rambus定時分析軟件包3psRMSDTATDS694C1.5psRMSDTATDS740432MBTDS740425TDRAsianPacificIDF2000探測挑戰(zhàn)高速信號差分時鐘和數(shù)據(jù)電感效應(yīng)接地效應(yīng)探頭負載真實狀態(tài)26TDRAsianPacificIDF2000關(guān)于示波器探頭的建議高CMRR差分探頭低輸入容抗高輸入阻抗與50ohm系統(tǒng)兼容接地線短寬帶寬建議示波器/探頭系統(tǒng)上升時間為

被測信號上升時間的3－5倍舉例:TektronixP73303GHz

差分探頭,P72404GHz有源探頭27TDRAsianPacificIDF2000關(guān)于邏輯分析儀探頭的建議具有

MictorTM

連接器的高密探頭具有各種連接裝置的通用探頭低輸入容抗-2pfperchannel高帶寬和靈敏度 舉例:TektronixP6434高密探頭

P6417/P6418通用探頭28TDRAsianPacificIDF2000調(diào)試的挑戰(zhàn)你的設(shè)計是在所有的情況下都能正常運行嗎?你的設(shè)計經(jīng)常失靈嗎?29TDRAsianPacificIDF2000信號/總線競爭分析30TDRAsianPacificIDF2000競爭條件觸發(fā)31TDRAsianPacificIDF2000亞穩(wěn)態(tài)輸出捕獲DQ32TDRAsianPacificIDF2000模擬實時DPX技術(shù)數(shù)字存儲波形捕獲率33TDRAsianPacificIDF2000采用先進的DPX?技術(shù)的快速采集新的性能指標(biāo):>400,000波形/秒DPX可以看到真實信號的所有信息對你的信號質(zhì)量增加信心不需要復(fù)雜的設(shè)置也可以不費吹灰之力便可看到波形34TDRAsianPacificIDF2000MagniVu?技術(shù)-數(shù)字化采集技術(shù)的突破500psTimingResolutionSimultaneouswithupto200MHzStateAcquisitionAnytime…onanychannel…onanymodel…withoutreconnectingorreacquiring!

所有數(shù)據(jù)的精確時間關(guān)系-自動的!

具有500

ps分辨率的建立&

保持違規(guī)觸發(fā)具有500ps分辨率的同步可調(diào)采樣點具有500ps毛刺觸發(fā)&存儲

500ps時標(biāo)分辨率

34-136

Channels2GHz

Sampler2GHzTimingMemory2K200MHzStateor250MHzTimingMemory64K-16MReal-TimeClockDetectorTriggerStateMachine+-35TDRAsianPacificIDF2000強