AWG在高速串行信號(hào)接收性能測(cè)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(cè)試規(guī)范和實(shí)現(xiàn)方法。SATA Gen I ,Gen II GIII的接收端抖動(dòng)容限一致性測(cè)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(shí)，串行收發(fā)機(jī)(包括發(fā)射機(jī)、接收機(jī)和SERDES)單元被設(shè)計(jì)成進(jìn)入專用環(huán)回模式。在設(shè)備處于這種模式時(shí)，由測(cè)試儀器（信號(hào)源）發(fā)送含抖動(dòng)的信號(hào)給DUT的接收端，然后DUT的發(fā)送端就會(huì)對(duì)已經(jīng)收到的信號(hào)作出正確的響應(yīng)，最后由錯(cuò)誤幀檢測(cè)器(Frame error detector)去檢測(cè)DUT的發(fā)送端響應(yīng)輸出的數(shù)據(jù)是否正確?；蛘呖梢灾鸩秸{(diào)大信號(hào)源注入的抖動(dòng)幅度，直到Frame error detector檢測(cè)到錯(cuò)誤幀出現(xiàn)，此時(shí)獲得的抖動(dòng)幅度就是接收端的抖動(dòng)容限值。這種方法必不可少，因?yàn)檎麄€(gè)收發(fā)機(jī)通常是在芯片上實(shí)現(xiàn)的，因此不能接入內(nèi)部信號(hào)路徑進(jìn)行探測(cè)。傳統(tǒng)上，BIST-L指令一直是外部PC提供的，外部PC上運(yùn)行專門的應(yīng)用軟件來強(qiáng)迫DUT進(jìn)入回環(huán)模式。遺憾的是，一旦斷開BIST信號(hào)源以后，大多數(shù)收發(fā)機(jī)就會(huì)自動(dòng)退出回環(huán)模式，返回正常操作，因此無法再繼續(xù)進(jìn)行測(cè)試!應(yīng)對(duì)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(gè)輸出連接到提供測(cè)試數(shù)據(jù)流的信號(hào)發(fā)生器上，如圖11所示。通過在測(cè)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(shí)，開始把測(cè)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(diǎn)。很明顯，它提高了復(fù)雜度，增加了連接錯(cuò)誤、電氣接觸不良及出現(xiàn)其它機(jī)械問題的機(jī)會(huì)。它還需要校準(zhǔn)所有輸入源，保證正確引入抖動(dòng)成分。最重要的是，功率合成器會(huì)使數(shù)據(jù)信號(hào)電壓衰減高達(dá)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(gè)問題，但它會(huì)限制儀器的性能；此外，提高幅度會(huì)不可避免地引入噪聲和失真。
圖11數(shù)字信號(hào)源實(shí)現(xiàn)SATA接收端抖動(dòng)容限測(cè)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(dòng)的數(shù)據(jù)，在兩者之間不會(huì)有中斷。它不需要功率合成器或運(yùn)行BIST-FIS軟件的PC。圖12是僅由兩臺(tái)儀器組成的基于AWG的抖動(dòng)容限測(cè)試系統(tǒng)：一臺(tái)儀器生成輸入信號(hào)，一臺(tái)儀器讀取輸出。AWG的存儲(chǔ)器不區(qū)分BIST-FIS數(shù)據(jù)、帶外信號(hào)、時(shí)鐘信號(hào)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(hào)源實(shí)現(xiàn)SATA抖動(dòng)容限測(cè)試方法
2.Displayport一致性測(cè)試
在display port Compliance Test Specification Version1的接收端抖動(dòng)容限測(cè)試中，要求信號(hào)源提供包含不同的抖動(dòng)頻率，抖動(dòng)幅度以及抖動(dòng)成分的信號(hào)，輸入到Sink的接收端，然后看Sink的誤碼率來考驗(yàn)接收端的PLL性能，如下表1，這對(duì)于傳統(tǒng)的數(shù)字信號(hào)源是一個(gè)挑戰(zhàn)，請(qǐng)看圖的傳統(tǒng)數(shù)字信號(hào)源的解決方案，為了合成復(fù)雜的抖動(dòng)成分，需要額外的增加一個(gè)噪聲信號(hào)發(fā)生器和矢量信號(hào)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(hào)源去注入抖動(dòng)。而圖14的使用直接合成信號(hào)源實(shí)現(xiàn)方法的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)在于它只需按一個(gè)鍵，就可以輸出合成的信號(hào)，這些信號(hào)包含正弦、ISI、Rj、Pj抖動(dòng)、預(yù)加重、平衡、跳變時(shí)間和幅度控制,連接簡(jiǎn)便而且測(cè)試的一致性和可重復(fù)性均很高。
表1 DisplayPort Sink抖動(dòng)容限測(cè)試規(guī)范中要求輸入信號(hào)的抖動(dòng)特性
圖13數(shù)字信號(hào)源實(shí)現(xiàn)DisplayPort接收端抖動(dòng)容限測(cè)試的方法
圖14直接數(shù)字合成信號(hào)源實(shí)現(xiàn)DisplayPort抖動(dòng)容限測(cè)試的方法
3.HDMI的一致性測(cè)試.
在HDMI的CTS1.4的規(guī)范中，要求在Sink的抖動(dòng)容限測(cè)試中除了加入兩種頻率的抖動(dòng)外，還需要加入TTC(transition time converter)以及Cable emulator以保證信號(hào)的上升時(shí)間以及抖動(dòng)成分符合規(guī)范要求。數(shù)字信號(hào)源使用圖15的方式來實(shí)現(xiàn)。
對(duì)于TTC,要求不同的測(cè)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(duì)于Cable emulator,同樣要求在不同的測(cè)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(duì)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(dòng)容限測(cè)試所要求的Cable emulator的類型
根據(jù)規(guī)范,對(duì)于Sink的測(cè)試，要求測(cè)試其在不同的時(shí)鐘頻率下的性能，這就會(huì)導(dǎo)致在測(cè)試過程中頻繁的更換不同的TTC和Cable emulator.除了花費(fèi)大量的時(shí)間外還會(huì)導(dǎo)致頻繁的改變連接導(dǎo)致的信號(hào)接觸不良等因素造成的測(cè)試差異。另外由于Cable emulator和TTC價(jià)格昂貴，而且有部分類型的Cable emulator設(shè)備廠商并不對(duì)外銷售，使客戶無法購買或者需要額外支出大筆費(fèi)用。
而采用直接合成信號(hào)的方式產(chǎn)生信號(hào)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(jìn)行模擬。如圖16所示，通過AWG輸出的信號(hào)就是包含了規(guī)定的抖動(dòng)頻率和抖動(dòng)幅度而且加入了TTC和Cable emulator所帶來的抖動(dòng)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(jìn)行測(cè)試，而不需要進(jìn)行復(fù)雜的附件連接。
圖15數(shù)字信號(hào)源實(shí)現(xiàn)HDMI接收端抖動(dòng)容限測(cè)試的方法
圖16直接數(shù)字合成信號(hào)源實(shí)現(xiàn)HDMI抖動(dòng)容限測(cè)試的方法
4.USB 3.0的一致性測(cè)試:
當(dāng)進(jìn)行抖動(dòng)容限測(cè)試的時(shí)候，除了發(fā)送端和接收端的參考時(shí)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(cè)試需要注入確定性抖動(dòng)Dj(確定性抖動(dòng)的改變是通過對(duì)Sj每次注入改變)和隨機(jī)抖動(dòng)(Rj不變)。測(cè)試點(diǎn)在TP1注入抖動(dòng)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(jìn)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(cè)試需要仿真SSC的Noise以及df/dt的變化)；進(jìn)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(jìn)行LFPS的測(cè)試。
下圖是Agilent的USB3.0的配置方案,需要多臺(tái)儀器進(jìn)行組合。
評(píng)論