深入浅出谈高速串行信号测试(一)
LL的环路带宽决定的。在环路带宽能的抖动成分能被跟踪,而超出带宽的抖动是真正影响到误码率性能的抖动,我们所要考察的串行系统的抖动,就是那些不能被PLL跟踪的抖动!所以,在眼图测试中,必须要给定CDR的类型,否则盲目的测试眼图和抖动是没有任何意义的。
图表 5抖动测试目的是发现在接收端无法被跟踪的抖动
明确的眼图测试的目的和注意事项后,我们就可以根据被测系统规划合适的测试方案:
- 通过系统的串行速率选择合适带宽的示波器
- 根据串行系统的误码标准,制定眼图模板
- 设计测试使用的CDR模型,正确模拟接收端的抖动情况
- 选择合适的测试项目,明确测试目的是以验证为主还是调试为主
在测试工具的选择上,工程师并不是只有实时示波器一种选择。能够进行高速串行系统功能验证和调试的工具大致有:实时示波器(Real Time Oscilloscope)、采样示波器(Sampling Oscilloscope)、时间间隔分析仪(Time Interval Analyzer)、误码仪(Bit Error Rate Tester)。按照测试精度、调试能力、效率以及成本作为考察项目,将上述几种测试设备做简单的对比:
测试精度 | 调试能力 | 效率 | 成本 | |
---|---|---|---|---|
实时示波器 | 中 | 强 | 高 | 低 |
采样示波器 | 高 | 中 | 高 | 低 |
时间间隔分析仪 | 高 | 无 | 中 | 高 |
误码仪 | 高 | 无 | 低 | 高 |
图表 6各种测试仪器对比
在测试精度方面,采样示波器较实时示波器占有一定优势,时基精度可达200fs,垂直14bitADC,动态范围大,自身噪底低(具体指标请参见文档2)。因此采样示波器除了分析抖动外,同时还可以分析噪声对串行系统误码的影响。但是采样示波器采必须需要外触发,只能观察周期性、重复的波形,不具备实时示波器灵活的触发功能,因此在调试能力方面,实时示波器是其中最强大的。例如Tektronix DSA系列示波器中的串行触发,可以触发到数据流中特定的比特码型;码型锁定功能可以很容易的浏览码型中所有比特;硬件CDR能够快速的同步数据,进行眼图、抖动分析。而误码仪是专用的误码测试设备,其测试精度是最高的。误码仪是一个闭环的系统,通过对比发送和接收到的数据来计算误码。但是误码仪测试的效率很低,如果要测试置信概率为95%的误码率小于1E-12的话,要至少保证在连续的3E+12个比特中没有误码。如果该串行速据的速度为1Gbps,那么3E+12个比特意味着要测试3000秒才能得到结果,而且这是最乐观的估算。时间间隔分析仪是专用的测试时间间隔的仪器,时间测试精度高,但是设备本身带宽有效,100MHz带宽的时间价格分析仪非常的昂贵。因此,综合比较下来,实时示波器的综合能力在所有抖动分析测试工具里面是最强的。
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