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24九月20231TDRAsianPacificIDF2000目录市场的紧迫性技术趋势工业挑战测试方面的挑战机解决方案总结2TDRAsianPacificIDF2000市场的驱动力3TDRAsianPacificIDF2000技术趋势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工业挑战:更快的计算机结构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你曾经遇到过这样的测试挑战吗?更快的时钟和数据速率更快的上升/下降时间更短的建立/保持时间更加轻微的抖动指标更小的逻辑摆动阻抗及终端问题同步总线结构需要观察更多的信号难于探测难于连接6TDRAsianPacificIDF2000教科书上的数字化信号100011逻辑信号

+5V电源地信号7TDRAsianPacificIDF2000真实的数字信号?逻辑信号

+5V电源地8TDRAsianPacificIDF2000更高的时钟和数据速率的挑战P4>400MHzdatabusRambus800MHzDDR266MHzclockFirewire1394b1.6Gb/stransferrateUSB2480Mb/sdatarateInfiniband2.5Gb/sDVI1Gb/sdataBWSerialATA1.5Gb/stransferrate9TDRAsianPacificIDF2000示波器带宽指标在3dB

带宽频率，信号的垂直幅度误差大约为30%70.7(-3dB)0.10.20.30.40.50.60.80.91.00.710097.59592.59087.58582.58077.57572.5trise0.35*BW=10TDRAsianPacificIDF2000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3－5倍使用2.4GHz的示波器测试一个800MHz正弦波信号使信号的幅度失真降到最小限度举例:Tektronix4GHzTDS7404,3GHzTDS694C11TDRAsianPacificIDF2000更快的边沿速度的挑战Rambus200ps上升/下降时间DDR<250psFirewire1394b80-300psUSB2<500psCLOCKDATAABCFALLTIMERISETIME12TDRAsianPacificIDF2000上升/下降时间

vs.示波器带宽上升时间(示波器)~=0.35/带宽(示波器)2GHzBWOscilloscopehas~200psRisetime4GHzBWOscilloscopehas~100psRisetime用2GHz带宽示波器测试100ps上升时间RT(measured)=SQRT[RT(oscilloscope)2+RT(Signal)2]RT(measured)=SQRT[200ps2+100ps2]=224ps!用4GHz带宽示波器测试100ps上升时间RT(measured)=SQRT[RT(oscilloscope)2+RT(Signal)2]RT(measured)=SQRT[100ps2+100ps2]=140ps!13TDRAsianPacificIDF2000Whatyoudon’tknow......canhurtyou!等于信号的上升时间2倍于信号的上升时间3倍于信号的上升时间5倍于信号的上升时间示波器上升时间41%12%5%2%上升时间慢/异常幅度衰减多快才是足够快?14TDRAsianPacificIDF2000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的3－5倍用具有100ps

上升时间的示波器测试一个300ps上升时间的信号会使失真降到最小限度举例:

Tektronix100psTDS7404,120psTDS694C15TDRAsianPacificIDF2000更短的数据有效窗口带来的挑战Rambus~200ps(each)建立/保持时间DDR<250psFirewire1394bskew<100psCLOCKDATAABCSETUPTIMEDATAVALIDHOLDTIME16TDRAsianPacificIDF2000针对于更短的数据有效窗口

示波器应用建议通道迟滞足够的带宽Delta时间精度(DTA)用10psRMSDTA示波器进行200ps定时测试会使误差降到最小举例:

Tektronix1.5psRMSDTATDS7404,3psRMSDTATDS694C17TDRAsianPacificIDF2000电路板布线的挑战受AC元件的影响Adjacentrunandplaneproximity接地噪声-从地端返回的电流和不完全去耦传输线效应18TDRAsianPacificIDF2000电路板布线失误的影响Causedbyalogictransitionringingwiththesignallineinductanceandcapacitance.Durationisdampedbythesignalline’sresistance.Peak-to-PeakPeakRoundingPreshootDroopOvershootNonlinearitySettlingTimeforRinging19TDRAsianPacificIDF2000关于电路板布线使用仪器的考虑使用比被测系统更快的高速阶跃发生器检查示波器的异常逻辑分析仪/示波器交叉触发功能足够的带宽可以观察传输线效应TDR分析能力举例:

TektronixTDS8000具有快速脉冲发生器,TDS8000TDR,TLA700逻辑分析和交叉触发,TDS7000BW和交叉触发20TDRAsianPacificIDF2000多信号采集和分析的挑战你曾经是否只能一次观察一个信号?时钟，数据，地址，

选通,

使能,读/写有效21TDRAsianPacificIDF2000出于多信号采集使用仪器的建议使用逻辑分析仪采集总线及相关电路上的所有数字信号

使用示波器或逻辑分析仪中的DSO模块观察个别信号的质量

交叉触发并观察相关信号22TDRAsianPacificIDF2000需要在所有的通道上同时获得全采样率和带宽Examples:TektronixTDS694COscilloscope-10GS/s,3GHzonallfourchannelssimultaneouslyTektronixTLA7E2DSOmodule-5GS/s,1GHzonallfourchannelssimultaneously对于多信号采集所使用仪器的建议23TDRAsianPacificIDF2000抖动和定时测试的挑战100ps峰-峰抖动射程时间周-周抖动N-周抖动扩频时钟抖动频谱分析源同步定时数据抖动用长存储进行定时分析抖动趋势24TDRAsianPacificIDF2000关于抖动和定时测试的建议TDSJIT1和TDSJIT2抖动分析软件包TDSPSM1定时分析软件包TDSRBS1Rambus定时分析软件包3psRMSDTATDS694C1.5psRMSDTATDS740432MBTDS740425TDRAsianPacificIDF2000探测挑战高速信号差分时钟和数据电感效应接地效应探头负载真实状态26TDRAsianPacificIDF2000关于示波器探头的建议高CMRR差分探头低输入容抗高输入阻抗与50ohm系统兼容接地线短宽带宽建议示波器/探头系统上升时间为

被测信号上升时间的3－5倍举例:TektronixP73303GHz

差分探头,P72404GHz有源探头27TDRAsianPacificIDF2000关于逻辑分析仪探头的建议具有

MictorTM

连接器的高密探头具有各种连接装置的通用探头低输入容抗-2pfperchannel高带宽和灵敏度 举例:TektronixP6434高密探头

P6417/P6418通用探头28TDRAsianPacificIDF2000调试的挑战你的设计是在所有的情况下都能正常运行吗?你的设计经常失灵吗?29TDRAsianPacificIDF2000信号/总线竞争分析30TDRAsianPacificIDF2000竞争条件触发31TDRAsianPacificIDF2000亚稳态输出捕获DQ32TDRAsianPacificIDF2000模拟实时DPX技术数字存储波形捕获率33TDRAsianPacificIDF2000采用先进的DPX™技术的快速采集新的性能指标:>400,000波形/秒DPX可以看到真实信号的所有信息对你的信号质量增加信心不需要复杂的设置也可以不费吹灰之力便可看到波形34TDRAsianPacificIDF2000MagniVu™技术-数字化采集技术的突破500psTimingResolutionSimultaneouswithupto200MHzStateAcquisitionAnytime…onanychannel…onanymodel…withoutreconnectingorreacquiring!

所有数据的精确时间关系-自动的!

具有500

ps分辨率的建立&

保持违规触发具有500ps分辨率的同步可调采样点具有500ps毛刺触发&存储

500ps时标分辨率

34-136

Channels2GHz

Sampler2GHzTimingMemory2K200MHzStateor250MHzTimingMemory64K-16MReal-TimeClockDetectorTriggerStateMachine+-35TDRAsianPacificIDF2000强