信號完整性系列之十八——帶有預加重和均衡的高速信號測

第二個環節即子卡已經加工完成，背板的PCB版圖已經完成但是尚未加工，此時需要通過仿真加測試的方法來分析。分析方法是是首先使用示波器分析子卡輸出的 信號質量，此時通常需要設計一個簡易的夾具以方便將高速信號從子卡上引到示波器上；然后用相關的電磁場或者CAD軟件提取背板的傳輸線的S參數模型；再設 法將子卡輸出的信號編成HSPICE可識別的源碼格式，帶入到HSPICE中進行仿真，從而得到經過背板以后的信號質量，從而評估背板的設計是否有問題， 此過程也叫做“通道仿真（channel emulation）”。此環節分析的優點是可以將子卡輸出的真實信號帶入到仿真中，更接近實際情況；在背板生產之前進行評估，也同樣會節省成本，而且背 板加工通常也會更加昂貴。缺點有如：子卡夾具會給信號本身帶來額外的影響，使用仿真軟件不易消除夾具的影響；需要將測量到的信號轉換成仿真軟件能夠識別的 格式，會比較麻煩，如果示波器能夠將測試到的信號直接在示波器中進行通道仿真，也就是說示波器具備類似仿真軟件的功能，則會非常方便；而且目前的高速仿真 軟件仿真速度比較慢，會大大影響調試效率。

第三個環節是所有單板均已經加工完成；此環節的主要分析方法為直接測試，即使用示波器測試發送端、接收端各點的信號眼圖。通過調節芯片發送端預加重、接收 端均衡等來調節信號眼圖質量。這一環節的優點是完全是在實際情況下分析信號質量，考慮了所有的實際因素；缺點是如果芯片具有預加重和均衡功能，則每調節一 次預加重和均衡，就需要測試一次，測試效率會降低很多；而且測試不到均衡后的信號；

綜上所述，高速信號測試中可能遇到的主要問題有：

（1）當必須使用夾具時，如何消除夾具的影響，即夾具反嵌

（2）當可以測試到發送端的信號時，如何仿真預測經過某一段傳輸線或者系統后（如高速背板）的信號質量即道仿真

（3）如果接收端芯片帶有均衡功能，怎樣才能觀察到均衡后的波形

（4）如果接收端芯片關鍵處眼圖已經閉合，如何對眼圖和抖動進行分析

（5）在測試過程中有沒有更高效的辦法可以更快的調節預加重和均衡至最優值

四、力科最新第二代眼圖醫生軟件（EyeDoctorII）提供了全面的高速信號測試解決方案

力科早在2006年就率先推出了獨特的專用信號完整性分析軟件眼圖醫生（Eyedoctor）軟件；2009年又推出更加方便、更加強大、速度更快的最新一代專用信號完整性分析工具軟件即第二代眼圖醫生EyedoctorII，如圖7所示。

●Eye Doctor II 是安裝在力科示波器上的信號完整性分析軟件包，主要可以滿足如下應用

• 精確補償測試中夾具的效應
• 對串行數據鏈路通道響應的仿真
• 對TX與RX進行預加重和均衡調節

●主要分析能力有

• 夾具/電纜/信道的去嵌（De-Embedding）
• 發送端預加重仿真（Transmitter Emphasis Emulation）
• 通道響應仿真（Channel Response Emulation）
• 接收端均衡仿真（Receiver Equalizer Emulation）

●具有流程圖式的主用戶分析界面

●支持添加預加重或者去加重，消除預加重或者去加重

●可進行CTLE、FFE、DFE等均衡技術優化和分析

●三種通道仿真、夾具去嵌類型

●力科EYEDOCTOR II軟件主要優點

• 信道仿真和均衡器仿真速度非常快，在幾秒內就可以計算出幾百微妙長的波形，幾乎可以做到實時測量，實時計算出結果
• 信道仿真的輸入波形是基于實測，考慮到了電路板上很多實際的隨機因素
• 支持更多的均衡器種類-CTLE/FFE/DFE
• 最多可支持8通道16個端口的信道模型，可對多條鏈路之間的串擾進行分析
• 支持高達12Gbps的高速信號分析，能用于電信領域里面非常流行的10Gbps的背板預研、均衡仿真
• 可以對最多512Mpts的大數據量運算
• 支持非理想終端匹配時的高速串行信號分析
• 分析結果精確度和準確度足夠高

五、結語

力科第二代眼圖醫生II軟件提供了高速串行鏈路的發送端、信道、接收端的全方位的仿真與分析能力，改變了傳統的高速串行設計的研發與調試方式，增強了高速 信號的調試分析的效率，使用起來更加方便。配合力科最新Zi系列的示波器（模擬帶寬高達30GHz），可以實現當前流行的10G信號的信道仿真、均衡仿 真、以及全面的測量與分析。

參考文獻

1. 高速串行設計的強大工具-Eye Doctor II，張昌駿，LeCroy Corporation