AWG在高速串行信號接收性能測試中的應(yīng)用（二）
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目前SATA Workgroup已經(jīng)發(fā)布了發(fā)送端,線纜以及接收端的一致性測試規(guī)范和實現(xiàn)方法。SATA Gen I ,Gen II GIII的接收端抖動容限一致性測試，要求DUT遵守采用特定幀信息結(jié)構(gòu)(FIS－Frame Information Structure)的內(nèi)置自檢(BIST－Built-In Self Test)指令，在收到特定序列的BIST-L(環(huán)回)幀時，串行收發(fā)機(包括發(fā)射機、接收機和SERDES)單元被設(shè)計成進入專用環(huán)回模式。在設(shè)備處于這種模式時，由測試儀器（信號源）發(fā)送含抖動的信號給DUT的接收端，然后DUT的發(fā)送端就會對已經(jīng)收到的信號作出正確的響應(yīng)，最后由錯誤幀檢測器(Frame error detector)去檢測DUT的發(fā)送端響應(yīng)輸出的數(shù)據(jù)是否正確。或者可以逐步調(diào)大信號源注入的抖動幅度，直到Frame error detector檢測到錯誤幀出現(xiàn)，此時獲得的抖動幅度就是接收端的抖動容限值。這種方法必不可少，因為整個收發(fā)機通常是在芯片上實現(xiàn)的，因此不能接入內(nèi)部信號路徑進行探測。傳統(tǒng)上，BIST-L指令一直是外部PC提供的，外部PC上運行專門的應(yīng)用軟件來強迫DUT進入回環(huán)模式。遺憾的是，一旦斷開BIST信號源以后，大多數(shù)收發(fā)機就會自動退出回環(huán)模式，返回正常操作，因此無法再繼續(xù)進行測試!應(yīng)對這一挑戰(zhàn)的常用解決方案是通過功率合成器向DUT輸送BIST-L命令。功率合成器的另一個輸出連接到提供測試數(shù)據(jù)流的信號發(fā)生器上，如圖11所示。通過在測試電路中使用電源組合器，數(shù)據(jù)發(fā)生器可以在環(huán)回模式激活時，開始把測試數(shù)據(jù)發(fā)送到DUT，而不要求斷開連接。功率合成器是一種可行的解決方案，但有它的缺點。很明顯，它提高了復(fù)雜度，增加了連接錯誤、電氣接觸不良及出現(xiàn)其它機械問題的機會。它還需要校準(zhǔn)所有輸入源，保證正確引入抖動成分。最重要的是，功率合成器會使數(shù)據(jù)信號電壓衰減高達50%。通過提高數(shù)據(jù)發(fā)生器的輸出幅度，通?？梢越鉀Q這個問題，但它會限制儀器的性能；此外，提高幅度會不可避免地引入噪聲和失真。
圖11數(shù)字信號源實現(xiàn)SATA接收端抖動容限測試的方法
但如果采用AWG直接合成方法的話，儀器可以代替PC發(fā)送BIST-FIS指令。換句話說，AWG的輸出是一條連續(xù)的數(shù)據(jù)流，其中先是BIST-FIS命令，然后是抖動的數(shù)據(jù)，在兩者之間不會有中斷。它不需要功率合成器或運行BIST-FIS軟件的PC。圖12是僅由兩臺儀器組成的基于AWG的抖動容限測試系統(tǒng)：一臺儀器生成輸入信號，一臺儀器讀取輸出。AWG的存儲器不區(qū)分BIST-FIS數(shù)據(jù)、帶外信號、時鐘信號或?qū)嶋H數(shù)據(jù)流及其異常事件。
圖12直接數(shù)字合成信號源實現(xiàn)SATA抖動容限測試方法
2.Displayport一致性測試
在display port Compliance Test Specification Version1的接收端抖動容限測試中，要求信號源提供包含不同的抖動頻率，抖動幅度以及抖動成分的信號，輸入到Sink的接收端，然后看Sink的誤碼率來考驗接收端的PLL性能，如下表1，這對于傳統(tǒng)的數(shù)字信號源是一個挑戰(zhàn)，請看圖的傳統(tǒng)數(shù)字信號源的解決方案，為了合成復(fù)雜的抖動成分，需要額外的增加一個噪聲信號發(fā)生器和矢量信號發(fā)生器，而且兩者還需要用Power Divider合成起來去給數(shù)字信號源去注入抖動。而圖14的使用直接合成信號源實現(xiàn)方法的獨特優(yōu)勢在于它只需按一個鍵，就可以輸出合成的信號，這些信號包含正弦、ISI、Rj、Pj抖動、預(yù)加重、平衡、跳變時間和幅度控制,連接簡便而且測試的一致性和可重復(fù)性均很高。
表1 DisplayPort Sink抖動容限測試規(guī)范中要求輸入信號的抖動特性
圖13數(shù)字信號源實現(xiàn)DisplayPort接收端抖動容限測試的方法
圖14直接數(shù)字合成信號源實現(xiàn)DisplayPort抖動容限測試的方法
3.HDMI的一致性測試.
在HDMI的CTS1.4的規(guī)范中，要求在Sink的抖動容限測試中除了加入兩種頻率的抖動外，還需要加入TTC(transition time converter)以及Cable emulator以保證信號的上升時間以及抖動成分符合規(guī)范要求。數(shù)字信號源使用圖15的方式來實現(xiàn)。
對于TTC,要求不同的測試頻率加入不同的TTC.
分別為：74.25MHz/450ps;148.5MHz/220ps;165MHz/200ps;222.75MHz/150ps;340MHz/60ps
對于Cable emulator,同樣要求在不同的測試頻率使用5種不同特性的cable emulator.如下表2.
| Typical(MHz) | 1st Cable Emulator | 2nd Cable Emulator |
| 27 | Type1 Cat1+Cat2 | Type2 27MHz |
| 74.25 | Type1 Cat1 | Type2 75MHz |
| 148.5 | Type1 Cat2 | Type3 |
| 222.75 | Type1 Cat2 | Type3 |
| 340 | Type1 Cat2 | Type3 |
對于Automotive的Type E的接口，又新增加了兩種類型的Cable Emulator而且目前只能支持74.25MHz,未來的148.5和更高分辯率還需要增加更多的Cable Emulator.
| Automotive Cable Emulator | |
| 27 | Type 1Automotive1+Automotive2 |
| 74.25 | Type 1Automotive1 |
表2HDMI Sink抖動容限測試所要求的Cable emulator的類型
根據(jù)規(guī)范,對于Sink的測試，要求測試其在不同的時鐘頻率下的性能，這就會導(dǎo)致在測試過程中頻繁的更換不同的TTC和Cable emulator.除了花費大量的時間外還會導(dǎo)致頻繁的改變連接導(dǎo)致的信號接觸不良等因素造成的測試差異。另外由于Cable emulator和TTC價格昂貴，而且有部分類型的Cable emulator設(shè)備廠商并不對外銷售，使客戶無法購買或者需要額外支出大筆費用。
而采用直接合成信號的方式產(chǎn)生信號的話，則可以不需要額外的TTC和Cable emulator,而TTC和Cable emulator的特性均可以采用AWG來進行模擬。如圖16所示，通過AWG輸出的信號就是包含了規(guī)定的抖動頻率和抖動幅度而且加入了TTC和Cable emulator所帶來的抖動和衰減的影響。換言之，可以直接將AWG的輸出直接連接到DUT的輸入端進行測試，而不需要進行復(fù)雜的附件連接。
圖15數(shù)字信號源實現(xiàn)HDMI接收端抖動容限測試的方法
圖16直接數(shù)字合成信號源實現(xiàn)HDMI抖動容限測試的方法
4.USB 3.0的一致性測試:
當(dāng)進行抖動容限測試的時候，除了發(fā)送端和接收端的參考時鐘必須加入SSC以外，預(yù)加重電平設(shè)置為-3dB，電壓設(shè)為0.75V，DUT設(shè)置為環(huán)回模式，測試需要注入確定性抖動Dj(確定性抖動的改變是通過對Sj每次注入改變)和隨機抖動(Rj不變)。測試點在TP1注入抖動的要求如下
| Frequency | SJ | RJ |
| 500kHz | 400ps | 2.42ps |
| 1MHz | 200ps | 2.42ps |
| 2MHz | 100ps | 2.42ps |
| 4.9MHz | 40ps | 2.42ps |
| 50MHz | 40ps | 2.42ps |
泰克的AWG7122B通過SerialXpress可以非常方便的生成各種受損波形，加入PJ,RJ,ISI以及預(yù)加重；可以方便的進行Reference Cable Emulation ;仿真用戶自定義長度的線纜，用戶可以確定自己的DUT能夠正常工作的線纜的最大長度;產(chǎn)生用戶自定義SSC profile(比如測試需要仿真SSC的Noise以及df/dt的變化)；進行Sj的注入無需考慮硬件的限制，完全通過軟件產(chǎn)生；支持復(fù)雜的預(yù)加重功能要求；直接合成相應(yīng)波形進行LFPS的測試。
下圖是Agilent的USB3.0的配置方案,需要多臺儀器進行組合。
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