應(yīng)用指南 | 信號(hào)完整性背板測(cè)試

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隨著高速串行 (HSS) 通信通道擴(kuò)展到多個(gè)通道并提升到更快的比特率，確保硬件互操作性變得越來(lái)越復(fù)雜。模塊加載會(huì)在背板上產(chǎn)生損傷，這些損傷必須在系統(tǒng)級(jí)別使用經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)的測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)證。必須特別注意測(cè)試設(shè)置，才能提高主機(jī)背板上插入的不同模塊的互操作性。例如，必須注意系統(tǒng)中的模塊和背板，無(wú)論它們是作為整體相互連接，還是分別獨(dú)立存在。本應(yīng)用指南將討論與背板通道相關(guān)的HSS信號(hào)注意事項(xiàng)。

討論：

■背板注意事項(xiàng)

■背板信號(hào)有效載荷和信號(hào)耦合

■測(cè)試點(diǎn)指示

■測(cè)試平臺(tái)校準(zhǔn)

■損耗模型和預(yù)算

■探頭/電纜互連

■嵌入/去嵌入

■抖動(dòng)和噪聲分析

■干擾對(duì)象/干擾源分析

背板注意事項(xiàng)

現(xiàn)代背板可以通過(guò)進(jìn)行物理信號(hào)測(cè)量或模擬通道操作裕量 (COM) 來(lái)驗(yàn)證。這里我們將重點(diǎn)討論通過(guò)在系統(tǒng)的多個(gè)測(cè)試點(diǎn)進(jìn)行物理信號(hào)測(cè)量來(lái)驗(yàn)證背板的注意事項(xiàng)。這些測(cè)量應(yīng)在信號(hào)鏈的近端和遠(yuǎn)端進(jìn)行，通道路徑應(yīng)表示為發(fā)射器和接收器端點(diǎn)之間所有通道路徑的組合。建議單獨(dú)測(cè)量背板通道，以便驗(yàn)證插入損耗、連續(xù)性、反射和串?dāng)_。此外，在執(zhí)行系統(tǒng)級(jí)測(cè)試時(shí)，應(yīng)在將插卡(PIC) 插入背板之前，根據(jù)其規(guī)格驗(yàn)證每個(gè)插卡的信號(hào)質(zhì)量。

必須驗(yàn)證的因素

?每個(gè)背板通道的損耗預(yù)算規(guī)范（損耗會(huì)有所不同）

?通道走線和互連中的不連續(xù)性造成的損傷

?相鄰走線和層板上的干擾對(duì)象/干擾源耦合引起的串?dāng)_

?信號(hào)的抖動(dòng)和噪聲特性（SDLA將允許在每個(gè)特定 S參數(shù)的測(cè)試點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，而無(wú)需移動(dòng)探頭點(diǎn)）

?通過(guò)加壓信號(hào)模式進(jìn)行抖動(dòng)和眼圖測(cè)試

?具備適當(dāng)背板隔離的校準(zhǔn)測(cè)量系統(tǒng)

模塊和背板注意事項(xiàng)

?在插入PIC之前表征背板

? 使用校準(zhǔn)夾具和適當(dāng)?shù)倪m配器互連來(lái)測(cè)量損耗預(yù)算，以分路信號(hào)

? 使用分線板（也稱為“Paddle Card”）在指定測(cè)試點(diǎn)測(cè)量從PIC穿過(guò)背板的信號(hào)傳輸

背板信號(hào)有效載荷映射和信號(hào)耦合

通常，背板應(yīng)在同一系統(tǒng)中支持商用現(xiàn)貨（COTS）和專有PIC。然而，在分布式背板架構(gòu)中，HSS信號(hào)會(huì)受到信號(hào)損傷，例如通道損耗、信號(hào)耦合不完美和模塊負(fù)載回波損耗。此外，每個(gè)模塊都將具有高功率和低功率操作要求的電信號(hào)。在同一背板上支持如射頻 （RF）和光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)等混合模式通道和組合帶來(lái)了更多的挑戰(zhàn)。

背板配置在尺寸和功能上存在顯著差異。通常情況下，我們必須對(duì)混合信號(hào)進(jìn)行管理，以便在背板上正常運(yùn)作。HSS信號(hào)容易受到串?dāng)_、EMI和其他形式的耦合影響。正確的模塊布局是確?；ゲ僮餍缘年P(guān)鍵考慮因素，可通過(guò)維持適當(dāng)?shù)耐ǖ罁p耗預(yù)算來(lái)實(shí)現(xiàn)。

混合信號(hào)背板架構(gòu)的結(jié)構(gòu)化信號(hào)組映射和布局，顯示背板總線、離散信號(hào)和電源/接地層。

連接器布局定義了特定背板連接器支持的PIC類型。為了確保適當(dāng)?shù)幕ゲ僮餍裕嘲搴蚉IC的組合通道損耗不得超過(guò)通道的總損耗預(yù)算。因此，對(duì)于具有HSS總線的PIC，必須額外考慮背板插槽的布局。

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測(cè)試點(diǎn)指示

為了確保HSS信號(hào)的測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確，必須使用經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)的測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量指定測(cè)試點(diǎn)的信號(hào)。測(cè)量系統(tǒng)應(yīng)包括適當(dāng)?shù)幕ミB適配器、ISI損耗夾具和復(fù)制通道。

?TP1直接連接到示波器以進(jìn)行校準(zhǔn)測(cè)量

?碼型發(fā)生器將傳輸如一致性、PRBS或自定義等測(cè)試碼型，其振幅上具有不同壓力，需要對(duì)其進(jìn)行校準(zhǔn)以實(shí)現(xiàn)正確的壓力損傷 , 從而滿足測(cè)試規(guī)范中的傳輸均衡要求

?隨機(jī)和正弦（調(diào)整眼寬）抖動(dòng)損傷

?合路器用于注入差模（調(diào)整眼高）和共模干擾

?TP2信號(hào)在背板通道遠(yuǎn)端進(jìn)行示波器測(cè)量，可實(shí)現(xiàn)全通道壓力測(cè)量

?TP2信號(hào)注入到近端的背板

?進(jìn)行校準(zhǔn)通道損耗補(bǔ)償

?進(jìn)行復(fù)制通道損耗補(bǔ)償

校準(zhǔn)結(jié)果

?補(bǔ)償信號(hào)路徑中的實(shí)際損耗

?補(bǔ)償HSS測(cè)試模式中的RJ和SJ損傷

?使用傳輸通道均衡來(lái)補(bǔ)償壓力信號(hào)EH和EW

測(cè)試平臺(tái)校準(zhǔn)TP1（示例圖）

TP1校準(zhǔn)旨在補(bǔ)償從信號(hào)源到ISI損耗夾具以及Rj和Sj正弦抖動(dòng)曲線中的信號(hào)幅度損失。這些校準(zhǔn)將用于補(bǔ)償碼型發(fā)生器輸出電平，以抵消信號(hào)到達(dá)TP1注入點(diǎn)的損耗。

幅度校準(zhǔn)旨在補(bǔ)償由于通道損耗變化和數(shù)據(jù)模式變化導(dǎo)致的發(fā)生器輸出電壓變化。一致性測(cè)試碼型 (Compliance Pattern) 提高了測(cè)試結(jié)果的一致性。TX均衡Presets經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)，可為預(yù)期的通道衰減準(zhǔn)備信號(hào)。

TX均衡Presets經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)，可為預(yù)期的通道衰減準(zhǔn)備信號(hào)。

測(cè)試平臺(tái)校準(zhǔn)TP1（示例圖）

真實(shí)地注入隨機(jī)抖動(dòng)（RJ）到數(shù)據(jù)碼型中，用于了解系統(tǒng)對(duì)隨機(jī)（無(wú)界）抖動(dòng)的敏感性。

正弦抖動(dòng)（SJ）, 有時(shí)甚至考慮相鄰?fù)ǖ赖拇當(dāng)_引入的抖動(dòng)，也會(huì)被真實(shí)的注入到數(shù)據(jù)碼型中，用于了解系統(tǒng)對(duì)有界抖動(dòng)的敏感性。

多音SJ用于測(cè)試接收器在指定頻率下的時(shí)鐘恢復(fù)抖動(dòng)跟蹤（例如PLL環(huán)路帶寬）。

測(cè)試平臺(tái)校準(zhǔn)TP2（示例圖）

TP2校準(zhǔn)提供了一種包括差模干擾（DMI）和共模干擾 （CMI）等效項(xiàng)的方法，這些是用于模擬系統(tǒng)串?dāng)_的必要條件。

DMI是在已知損耗的通道上測(cè)量的，該通道代表物理通道。ISI/DMI/SJ共同用于以確定性方式設(shè)置EH和EW。

CMI是在已知IL損耗的通道上測(cè)量的，該通道代表物理通道。

測(cè)試平臺(tái)校準(zhǔn)TP2（示例圖）

信號(hào)加重/去加重允許對(duì)TP1和TP2處的信號(hào)進(jìn)行所需的TX均衡（通道中的校準(zhǔn)響應(yīng)），用于為HSS信號(hào)測(cè)試指定的適當(dāng)測(cè)試模式打開(kāi)信號(hào)眼圖。

｜結(jié)論｜

（注：受篇幅限制，請(qǐng)大家掃描文中二維碼下載完整版應(yīng)用指南學(xué)習(xí)~）

從模塊到背板的HSS信號(hào)將在通道信號(hào)路徑上受到損傷。校準(zhǔn)的測(cè)試方法可實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償，從而實(shí)現(xiàn)互操作性。

■使用校準(zhǔn)的測(cè)試夾具，并觀察通道中的通道損耗預(yù)算以便進(jìn)行信號(hào)補(bǔ)償。

■采用信號(hào)通道的嵌入和去嵌入技術(shù)，無(wú)需移動(dòng)探頭即可在所有測(cè)試點(diǎn)進(jìn)行精確測(cè)量。

■模塊和背板都可能出現(xiàn)串?dāng)_，因此最好分別表征串?dāng)_然后將它們作為整體系統(tǒng)來(lái)表征。

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