高速串行總線——一致性測試方案

使用差分探頭進行信號探測

真正的差分探頭具有低的損耗、良好的信號保真度。圖4描述了在接收端芯片處使用差分探頭測試的例子。

圖4：在接收端使用差分探頭探測信號圖

真正的差分測試不像偽差分測試，僅需要一個示波器通道，無需對波形使用數學運算。這樣可以更好的利用示波器多通道、高采樣率的優勢，同時測試更多的差分信號。有利于高速串行信號多通道測試。

使用SMA真差分探頭

對于一致性測試點定義在連接器或是夾具端面的串行標準而言，探頭輸入端是SMA接口的差分探頭是最理想的信號探測方法。探頭的兩個SMA輸入端提供了100歐姆的差分端接，并且提供用戶可調節的端接電壓，端接電壓可以根據不同的信號類型而選擇。如果信號發送端驅動100歐姆的負載，共模的連接器可以開路。圖5描述了在連接器端或夾具端使用真差分SMA 探頭的情況。

圖5：使用SMA差分探頭連接在夾具上進行信號探測

測試夾具

測試夾具對信號的影響會隨著信號速率上升而變大。因此對高速串行系統進行一致性測試必須使用經過認證的合格的夾具。可能對于3Gbps的SATA信號而言，很多夾具的影響可以忽略不計，然而對于速率更快的PCIE和HDMI，夾具的影響非常的大，必須要重新設計現有的夾具系統。

對于某些應用，低成本的FR4板材已經不在適用于第二代和第三代串行總線的設計了，因為FR4在高頻情況下表現出更多的損耗、反射和延時，進而不得不采用更昂貴更好的介質材料。

測試碼型產生

每一種串行標準都指定了作用在DUT一致性測試中的“黃金”測試碼型。這些指定的碼型是全面測試DUT以達到預期效果的關鍵。

例如PCI Express，信號發送端和接收端產生自己的測試碼型。而其他的一些標準采用了更復雜的對信號處理的方式。

如果需要外部產生測試碼型信號，那么測試儀器必須按照規范定義，產生頻率、幅度等完全一致的測試信號激勵DUT。可編程信號源包括：

●定時數據發生器提供標準的測試信號，例如TS1和TS2訓練信號或偽隨機碼流(PRBS)

●任意波形發生其(AWG)提供任意的數據碼型以及真實環境中的各種干擾，如噪聲、抖動、延時等

●抖動產生源用與改變測試碼型數據的抖動以進行壓力測試

●全新的多合一的信號發生器簡化了模擬波形、數據碼型產生，可以更加方便的調節信號源調制方案

通過測試儀器之間的互聯，如示波器、邏輯分析儀和主控機等，實現自動的測試，可以更加準確的完成一致性測試。AWG可以通過Matlab可自定義的波形數據，以及對示波器所捕獲數據的回放功能，可以加速測試的進程。

接收端靈敏度測試

雖然接收端位于各種各樣傳輸路徑的末端，但也必須要滿足不同信號發射端、不同傳輸路徑的兼容性測試。為了保證兼容性，接收端芯片內部，特別是CDR(時鐘恢復)和解串行部分，在特定惡劣的場合下必須能夠正常的工作。CDR必須能對帶有抖動和噪聲的信號進行時鐘的提取。同樣，解串行器必須按照規范要求容忍一定量的抖動、噪聲和通道間的時間延遲。

測試過程

改變幅度、斜率和過零點電壓，增加抖動和噪聲

圖6：PCI Express接收端測試環境

圖6描述了單通道PCI Express接收端測試的組成。根據不同的標準，具體的測試參數、過程和容限值都有所不同，基本的測試方法描述如下：

●設置DUT進入環回(loopback)模式，用邏輯分析儀、示波器、串行總線協議分析儀或誤幀檢測儀監控數據發送端信號是否與測試碼 型一致。

●在數據流中插入“黃金”測試碼型

●改變幅度已確保接收端能準確的識別1和0

●改變差分對的時間偏差用以檢驗能否容忍真實電路環境中的信號延時

●插入抖動確保CDR的PLL能夠跟蹤輸入信號