用于高速总线的信号完整性测试

1、用于高速总线的信号完整性测试用于高速总线的信号完整性测试目录目录 市场的紧迫性市场的紧迫性 技术趋势技术趋势 工业挑战工业挑战 测试方面的挑战机解决方案测试方面的挑战机解决方案 总结总结市场的驱动力市场的驱动力技术趋势技术趋势 Digital Data Bandwidth: Pentium P4 - 1GHz, 400MHz bus, 3.2GB/s bus transfer rate (IDF August 2000) “The 21264 .channels up to 5.3 Gbytes/s of cache data .into the processor, feeding its

2、demanding CPU core.” (Digital/Compaq web site on Alpha 21264 RISC processor) “Peak Memory BW (2.13 GB/sec)” (IBM web site regarding RS-6000 RISC processor) “The PCI (Peripheral Component Interconnect) bus provides data rates of one GByte per second and up” (Intel web site )工业挑战工业挑战: 更快的计算机结构更快的计算机结构

3、SecondaryCacheCPUGraphicsAcceleratorSystemMemoryPeripheralsBack Side BusRamBusLegacyBusesUSBHi-speedBusControllerAGPInter-chipbusFr. Side BusPCI BusI/O BusControllerChip SetPeripheralsPeripheralsFSB (Front Side Bus):- 133 MHz clock,- 66 MHz clock,- 66 MHz data- 266 MB/s你曾经遇到过这样的测试挑战吗你曾经遇到过这样的测试挑战吗?

4、更快的时钟和数据速率更快的时钟和数据速率 更快的上升更快的上升/下降时间下降时间 更短的建立更短的建立/保持时间保持时间 更加轻微的抖动指标更加轻微的抖动指标 更小的逻辑摆动更小的逻辑摆动 阻抗及终端问题阻抗及终端问题 同步总线结构同步总线结构 需要观察更多的信号需要观察更多的信号 难于探测难于探测 难于连接难于连接教科书上的数字化信号教科书上的数字化信号100011逻辑信号逻辑信号 +5 V电源电源地信号地信号真实的数字信号真实的数字信号 ? 逻辑信号逻辑信号 +5 V电源电源地地更高的时钟和数据速率的挑战更高的时钟和数据速率的挑战 P4 400MHz data bus Rambus 800

5、MHz DDR 266MHz clock Firewire 1394b 1.6Gb/s transfer rate USB2 480 Mb/s data rate Infiniband 2.5Gb/s DVI 1 Gb/s data BW Serial ATA 1.5Gb/s transfer rate示波器带宽指标示波器带宽指标l在在 3dB 带宽频率，信号的垂直幅度误差大约为带宽频率，信号的垂直幅度误差大约为30%70.7 (- 3 dB)0.8 0.9 1.00.710097.59592.59087.58582.58077.57572.5trise0.

6、35*BW =关于示波器带宽的建议关于示波器带宽的建议建议示波器的带宽至少为被测信号频率的建议示波器的带宽至少为被测信号频率的35倍倍使用使用 2.4 GHz 的示波器测试一个的示波器测试一个800 MHz 正弦波信号使信正弦波信号使信号的幅度失真降到最小限度号的幅度失真降到最小限度举例举例: Tektronix 4 GHz TDS7404, 3 GHz TDS694C更快的边沿速度的挑战更快的边沿速度的挑战 Rambus 200ps 上升上升/下降时间下降时间 DDR 250ps Firewire 1394b 80-300ps USB2 500psCLOCKDATAABCFALL TIMER

7、ISE TIME上升上升/下降时间下降时间 vs. 示波器带宽示波器带宽上升时间上升时间(示波器示波器) = 0.35/带宽带宽(示波器示波器)2 GHz BW Oscilloscope has 200ps Risetime4 GHz BW Oscilloscope has 100ps Risetime用用 2GHz 带宽示波器测试带宽示波器测试 100ps 上升时间上升时间RT(measured) = SQRTRT(oscilloscope)2 + RT(Signal)2RT(measured) = SQRT200ps2 + 100ps2 = 224ps!用用 4GHz带宽示波器测试带宽示波

8、器测试 100ps 上升时间上升时间RT(measured) = SQRTRT(oscilloscope)2 + RT(Signal)2RT(measured) = SQRT100ps2 + 100ps2 = 140ps!What you dont know. .can hurt you! 等于信号的上升时间等于信号的上升时间 2 倍于信号的上升时间倍于信号的上升时间 3 倍于信号的上升时间倍于信号的上升时间 5 倍于信号的上升时间倍于信号的上升时间示波器上升时间示波器上升时间41%12%5%2%上升时间慢上升时间慢/异常幅度衰异常幅度衰减减多快才是足够快多快才是足够快?关于示波器边沿速度的建

9、议关于示波器边沿速度的建议 建议示波器的上升时间至少为被测信号上升时间建议示波器的上升时间至少为被测信号上升时间的的35倍倍用具有用具有 100ps 上升时间的示波器测试一个上升时间的示波器测试一个 300ps 上升时上升时间的信号会使失真降到最小限度间的信号会使失真降到最小限度举例举例: Tektronix 100ps TDS7404, 120ps TDS694C更短的数据有效窗口带来的挑战更短的数据有效窗口带来的挑战 Rambus 200ps (each) 建立建立/保持时间保持时间 DDR 250ps Firewire 1394b skew 400,000 波形波形/秒秒 DPX 可以看

10、到真实信号的所有信息可以看到真实信号的所有信息 对你的信号质量增加信心对你的信号质量增加信心 不需要复杂的设置也可以不需要复杂的设置也可以 不费吹灰之力便可看到波形不费吹灰之力便可看到波形MagniVu 技术技术 - 数字化采集技术的突破数字化采集技术的突破Anytime on any channel on any model without reconnecting or reacquiring! 所有数据的精确时间关系所有数据的精确时间关系- 自动的自动的! 具有具有500 ps分辨率的建立分辨率的建立& 保持违规触发保持违规触发具有具有500ps分辨率的同步可调采样点分辨率的同步可调采样

11、点具有具有500ps毛刺触发毛刺触发& 存储存储 500 ps时标分辨率时标分辨率 34-136Channels2 GHzSampler2 GHz TimingMemory2K200 MHz Stateor250 MHz TimingMemory64K-16MReal-TimeClockDetectorTriggerStateMachine+-强大的触发能力强大的触发能力脉冲脉冲(脉宽脉宽,毛刺，欠幅毛刺，欠幅, 建立建立/保持保持)逻辑逻辑 (与与,或或,与非与非,或非或非) 定时定时 (4 Channels) 或状态或状态 (3 Channels + 1 Clock)建立保持违规实时触发和

12、建立保持违规实时触发和 上百通道同时的毛刺触发上百通道同时的毛刺触发逻辑分析仪逻辑分析仪-示波器交叉触发示波器交叉触发对对EMI 的考虑的考虑 频谱分析频谱分析 中心频率中心频率 带宽带宽 分辨带宽分辨带宽 参考电平参考电平有关设计坚固性的考虑有关设计坚固性的考虑 用用Tektronix DG2040进行进行容限测试容限测试 对称性改变幅度对称性改变幅度 变化幅度电平变化幅度电平 改变占空比改变占空比 改变时钟迟滞改变时钟迟滞结论结论“为了获得可靠的设计为了获得可靠的设计,你必须认真分析系统的你必须认真分析系统的 AC 定时定时, 电路板布线电路板布线,信号完整性信号完整性, EMI及系统热及系统热力力” Pete Mueller, In