基于直接数字合成技术的高速串行信号接收端容限测试新方法

的衰减、反射、串扰等信号的畸变。而且不需要使用复杂的外部设备去注入抖动或者噪声，所有的信号特性都在仪器的处理器和存储器中合成，所以连接非常简便，同时可以减少仪器之间互联可能引起的错误或者不确定性，如图2所示。

对于合成信号的速率、抖动注入的频率和幅度、噪声的幅度以及信号的上升时间，均可以通过泰克的SerialXpress软件方便快捷的进行定义，并可以实时模拟实现效果，如图3所示。

图3 使用SerialXpress软件对串行信号特性进行定义

对于去加重信号的直接合成方法完全不同于数字信号源，但得到的结果确完全相同。AWG存储的信号已经包含"去加重"特性，因此不需要生成及外部组合两条数据流，以得到合成信号。如图4中单一通道的输出就可以实现。而且"去加重"的比例如-3.5dB、-6dB等可以根据需要任意的调节。

图4 直接数字合成信号源对串行信号的"去加重"特性的模拟方法

直接合成信号源(AWG)在目前流行的串行总线一致性测试中的应用

1 SATA总线的一致性测试

目前SATA Workgroup已经发布了发送端、线缆以及接收端的一致性测试规范和实现方法。SATA的接收端抖动容限一致性测试要求DUT进入回环模式。在设备处于这种模式时，由测试仪器（信号源）发送含抖动的信号给DUT的接收端，然后DUT的发送端就会对已经收到的信号做出正确的响应，最后由错误帧检测器(Frame error detector)去检测DUT的发送端响应输出的数据是否正确，或者可以逐步调大信号源注入的抖动幅度，直到Frame error detector检测到错误帧出现，此时获得的抖动幅度就是接收端的抖动容限值。传统上需要外部PC上运行专门的应用软件来强迫DUT进入回环模式。遗憾的是，一旦断开信号源以后，大多数收发机就会自动退出回环模式，返回正常操作，因此无法再继续进行测试。应对这一挑战的常用解决方案是通过功率合成器向DUT 输送BIST-L 命令，如图5所示。通过在测试电路中使用电源组合器，数据发生器可以在环回模式激活时，开始把测试数据发送到DUT，而不要求断开连接。功率合成器是一种可行的解决方案，但有它的缺点。很明显，它提高了复杂度，增加了连接错误、电气接触不良及出现其他机械问题的机会；它还需要校准所有输入源，保证正确引入抖动成分。最重要的是，功率合成器会使数据信号电压衰减高达50%。

图5 数字信号源实现SATA接收端抖动容限测试的方法

如果采用AWG直接合成的方法，仪器可以代替PC发送回环指令。它不需要功率合成器或运行BIST-FIS软件的PC。图6是基于AWG的抖动容限测试系统：一台仪器生成输入信号，一台仪器读取输出。通过SATA的测试配置可以看出，通过AWG采用直接数字合成方法构建测试环境非常简单和方便。

图6 直接数字合成信号源实现SATA抖动容限测试方法

2 DisplayPort 总线的一致性测试

在Display Port Compliance Test Specification Version1的接收端抖动容限测试中，要求信号源提供包含不同的抖动频率、抖动幅度以及抖动成分的信号，输入到Sink的接收端，然后看Sink的误码率来考验接收端的性能，这对于传统的数字信号源是一个挑战，请看图7中的传统数字信号源的解决方案，为了合成复杂的抖动成分，需要额外的增加一个噪声信号发生器和矢量信号发生器，而且两者还需要用Power Divider合成起来去给数字信号源注入抖动，整个测试环境的构建十分复杂。而图8的使用直接合成信号源实现方法的独特优势在于它只需按一个键，就可以输出合成的信号，这些信号包含正弦、ISI、Rj、Pj抖动、预加重、平衡、跳变时间和幅度控制,连接简便而且测试的一致性和可重复性均很高。

图7 传统数字信号源实现DisplayPort接收端抖动容限测试的方法

图8 AWG采用直接数字合成信号源实现DisplayPort抖动容限测试的方法

3 HDMI的一致性测试

在HDMI 的CTS1.3b的规范中，要求在Sink的抖动容限测试中除了加入两种频率的抖动外，还需要加入TTC(transition time converter)以及Cable emulator以保证信号的上升时间以及抖动成分符合规范要求。数字信号源使用如图9所示的方式来实现。

图9 数字信号源实现HDMI接收端抖动容限测试的方法

对于TTC,要求不同的测试频率加入不同的TTC，分别为：74.25MHz/450ps、148.5MHz/220ps、165MHz/200ps、222.75MHz/150ps、340MHz/60ps。对于Cable emulator,同样要求在不同的测试频率使用5种不同特性的cable emulator。

根据规范对于Sink的测试，需要测试其在不同的时钟频率下的性能。这可能会导致在测试过程中频繁的更换不同的TTC和Cable emulator。除了花费大量的时间外还可能会导致频繁的改变连接引起的信号接触不良等因素造成的测试差异。另外由于Cable emulator和TTC价格昂贵，需要额外支出大笔费用。采用直接合成信号的方式产生信号，TTC和Cable emulator的特性均可以采用AWG来进行模拟。同样如图8所示，无论是测试DisplayPort还是HDMI，都可以方便通过AWG配合直接数字合成的方法在配置简单的情况下，方便地产生各种高速串行信号。