深入淺出談高速串行信號測試

假如我們從事的高速IC或者是高速IO的模組RD，不僅要保證所提供的產品能夠滿足行業規范所規定的接口指標（例如輸出電壓擺幅、抖動、眼圖等），還必須要保證客戶購買我們的產品后所搭建的系統，具有足夠的系統穩定性--即誤碼率要求。

誤碼率應該是系統指標最重要，而且是最直觀的表征了。最初它誕生在通信系統測試中，反映了信道對信息的影響。對于高速串行總線系統中，它描述了信號在信道互聯（走線、連接器、電纜等）中傳輸時，接收端收到的錯誤比特的概率。

BER=Received Error Bit Number / Total Transfered Bit Number

雖然定義很簡單，但是里面包含了太多的內容。BER測試在Telecom領域中一直是重要的測試項目；在近幾年，隨著串行速率越來越快，在Datacom、PC，乃至嵌入式領域中，BER的概念也越來越重要。簡單說BER測試包含了Tx、Rx以及對鏈路完整的、系統級的考察，是作為系統定標時的重要參數。

在“深入淺出談高速串行信號測試（二）”中，我們重點探討了抖動和噪聲的測量和分析，其最終的目的就是為了對系統誤碼率的評估。這里之所以是“評估”，而不是“測量”，正是體現了示波器對BER測試的局限性。根據BER的定義可知，測試BER的儀器必須能夠源源不斷的產生測試bit，并且能夠接收DUT送回的bit，比較發送和接收的bit是否一致，以確定錯誤bit的個數和出現的幾率。誤碼率分析儀（BERT）是典型的測試BER的儀器。通常示波器僅能完成對DUT發出信號的采樣，能夠測試抖動、眼圖，但無法直接測量BER（泰克擁有業內唯一能夠提供誤碼檢測功能的實時示波器，詳情請參考上篇博文）。

傳統的BERT在測試BER方面當仁不讓，但是當DUT誤碼率沒有達到要求時，工程師往往希望測試儀器提供一些調試的方向和信息。很遺憾，BERT沒有辦法做這些。例如信號完整性測試和分析、阻抗測量、協議相關分析等等，需要示波器等時域的儀器來測試。圖1很形象的區分了BERT和示波器的功能以及應用場合。

圖1：BERT和示波器的功能以及應用場合

哪里有需求，哪里就有市場。BERTScope系列產品就是融合了BERT和Scope的優點于一體的、高性能、高度集成、易于操作高速串行系統的測量、驗證和調試工具。從名字上看，BERTScope能代替傳統的BERT完成誤碼率的測試；并且還能實現示波器功能：分析眼圖、抖動等高速串行總線的指標。更重要的是，BERTScope的示波器功能是建立在對每一個bit的采集之上的。也就是說BERTScope所進行的抖動、眼圖測試時，會完全的將數據流中每一個bit的信息全部考慮其中。這樣，作為示波器調試工具的延伸，BERTScope能夠測量到更深樣本條件下的抖動、分析更小概率的誤碼事件。

圖2：抖動分析+誤碼率測試，輕松完成系統調試

隨著數據率的不斷提升，各種規范開始對系統誤碼率的要求從以前單純對Tx的考量，逐漸演化為對Tx和Rx二者同時的考量。也就是說在Rx端接收容限的測試，在今后的高速串行總線系統中會越來越普及。BERTScope具有閉環測試的能力，碼型發生部分可以生成最高26.5Gbps的碼流，并且在碼流中還能增加Rx端容限測試所需要的抖動。

圖3：BERTScope內建的抖動、噪聲發生功能。能夠產生Rx容限測試的各種信號

特別對于信號速率大于6Gbps的Rx端容限測試，例如PCIE Gen3、10Gbase-KR等，BERTScope內建的Stress信號源產生各種抖動信號激勵DUT；BERTScope還可以發送標準的協議碼流將DUT在線設置為Loopback模式；同時BERT部分可以檢測DUT誤碼率，決定DUT的不同抖動情形下BER是否符合標準要求。

BERTScope對今后高速串行領域中，包括芯片、模組、背板以及系統的測試將帶來革命性的變化，以適應未來測試系統高速、準確、便捷的要求。

目前我們提供以下講義下載：

• BERTScope誤碼率分析儀概覽及與示波器的關系
• 探討BERTScope在高速串行數據中的優勢
• 10GbE-KR BERTScope 測試方法