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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总结市场的驱动力技术趋势–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”(Intelwebsite)工业挑战:更快的计算机结构SecondaryCacheCPUGraphicsAcceleratorSystemMemoryPeripheralsBackSideBusRamBusLegacyBusesUSBHi-speedBusControllerAGPInter-chipbusFr.SideBusPCIBusI/OBusControllerChipSetPeripheralsPeripheralsFSB(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/s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–难于连接教科书上的数字化信号100011逻辑信号+5V电源地信号真实的数字信号?逻辑信号+5V电源地更高的时钟和数据速率的挑战–P4400MHzdatabus–Rambus800MHz–DDR266MHzclock–Firewire1394b1.6Gb/stransferrate–USB2480Mb/sdatarate–Infiniband2.5Gb/s–DVI1Gb/sdataBW–SerialATA1.5Gb/stransferrate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=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:Tektronix4GHzTDS7404,3GHzTDS694C更快的边沿速度的挑战–Rambus200ps上升/下降时间–DDR250ps–Firewire1394b80-300ps–USB2500psCLOCKDATAABCFALLTIMERISETIME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!Whatyoudon’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?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:Tektronix100psTDS7404,120psTDS694C更短的数据有效窗口带来的挑战–Rambus~200ps(each)建立/保持时间–DDR250ps–Firewire1394bskew100psCLOCKDATAABCSETUPTIMEDATAVALIDHOLDTIME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:Tektronix1.5psRMSDTATDS7404,3psRMSDTATDS694C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–传输线效应电路板布线失误的影响Causedbyalogictransitionringingwiththesignallineinductanceandcapacitance.Durationisdampedbythesignalline’sresistance.Peak-to-PeakPeakRoundingPreshootDroopOvershootNonlinearitySettlingTimeforRinging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USB2.0ElectricalComplianceMaskTestrunningontheTektronixTDS7104DPOOscilloscope.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–3psRMSDTATDS694C–1.5psRMSDTATDS7404–32MBTDS7404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?信号/总线竞争分析竞争条件触发亚稳态输出捕获DQ模拟实时DPX技术数字存储波形捕获率采用先进的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MagniVu™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500ps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34-136Channels2GHzSampler2GHzTimingMemory2K200MHzStateor250MHzTimingMemory64K-16MReal-TimeClockDetectorTriggerStateMachine+-强大的触发能力–脉冲(脉宽,毛刺，欠幅,建立/保持)–逻辑(与,或,与非,或非)–定时(4Channels)或状态(3Channels+1Clock)–建立－保持违规实时触发和上百通道同时的毛刺触发–逻辑分析仪-示波器交叉触发对EMI的考虑–频谱分析–中心频率–带宽–分辨带宽–参考电平有关设计坚固性的考虑–用TektronixDG2040进行容限测试–对称性改变幅度–变化幅度电平–改变占空比–改变时钟迟滞结论“为了获得可靠的设计,你必须认真分析系统的AC定时,电路板布线,信号完整性,EMI及系统热力”PeteMueller,IntelTektronix提供完整的解决方案–TDS694C多通道性能最快的示波器–TDS7404单通道性能最快的示波器–最快的单端和差分探头–TLA600/700逻辑分析仪适于所有数字化应用–TDS8000适于更高的带宽应用–更多!!!感谢惠顾!