串行數(shù)據(jù)一致測(cè)試及調(diào)試系列之四--以太網(wǎng)信號(hào)質(zhì)量問(wèn)題
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2）傳輸變壓器，工程師將一款測(cè)試通過(guò)的產(chǎn)品的Transformer與當(dāng)前單板的Transformer進(jìn)行互換后測(cè)試結(jié)果一致，眼圖測(cè)試依然不通過(guò)。（請(qǐng)注意這里并沒(méi)有對(duì)變壓器進(jìn)行變比以及差損，回?fù)p等技術(shù)指標(biāo)的測(cè)試）
3）收發(fā)器驅(qū)動(dòng)偏置電阻，也就是我們經(jīng)常會(huì)看到的RDAC,也有叫RSET或其他的。這是原廠為開(kāi)發(fā)人員提供的設(shè)定收發(fā)器驅(qū)動(dòng)電流大小的硬配置節(jié)點(diǎn)，可以根據(jù)實(shí)際的單板設(shè)計(jì)和元件參數(shù)進(jìn)行調(diào)整以實(shí)現(xiàn)對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)的擬合。這是對(duì)信號(hào)波形影響最大的部分，在不對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行大的變動(dòng)的情況下，通過(guò)調(diào)整驅(qū)動(dòng)電流的大小可以用最小的變動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)我們對(duì)于信號(hào)波形的調(diào)整。在查看產(chǎn)品PCB的同時(shí)我們還發(fā)現(xiàn)了另一個(gè)問(wèn)題，RDAC電阻并沒(méi)有放置在輸入PIN附近，而是放到了遠(yuǎn)端的USB部分，之間的走線長(zhǎng)達(dá)4000MIL。從事過(guò)PHY設(shè)計(jì)的工程師都知道，對(duì)于驅(qū)動(dòng)偏置電阻的處理，應(yīng)該最大限度的接近輸入PIN，并保證地的干凈，原廠的Layout Guide 也會(huì)進(jìn)行重點(diǎn)說(shuō)明。這也許不是造成輸出信號(hào)邊沿過(guò)緩的直接原因，但肯定會(huì)影響到信號(hào)波形的穩(wěn)定性和單調(diào)性。是需要慎重處理的。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/201701/336513.htm
圖4 RDAC走線連接圖
收發(fā)器驅(qū)動(dòng)偏置機(jī)理分析：
系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員都知道，以太網(wǎng)收發(fā)器的輸出采用的是差分電流驅(qū)動(dòng)，從收發(fā)器驅(qū)動(dòng)偏置原理框圖，見(jiàn)圖5，可以進(jìn)一步展開(kāi)分析，收發(fā)器驅(qū)動(dòng)電流可以通過(guò)帶隙電壓源與外部設(shè)定基準(zhǔn)的比較來(lái)設(shè)定。收發(fā)器驅(qū)動(dòng)電流（I_driver） 是從內(nèi)部帶隙和外部基準(zhǔn)鏡像過(guò)來(lái)。U1/Q3/RDAC/Bandgap組成了一個(gè)簡(jiǎn)單的比較控制環(huán)路實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)單位電流的設(shè)定，例如帶隙基準(zhǔn)電壓設(shè)定為Vbg=1.24V，RDAC取值為1.24K。這時(shí)通過(guò)比較器U1以及MOS管Q3反饋環(huán)路是確保穩(wěn)定1mA（I_bias）的基準(zhǔn)電流。而Q1/Q2/Current _Source組成了比例鏡像電流源?？梢酝ㄟ^(guò)設(shè)計(jì)保證I_driver=N*I_bias，N是設(shè)定的比例鏡像因子。我們假定為20，通過(guò)公式可以計(jì)算I_driver=20*I_bias=20mA，這就是我們差分驅(qū)動(dòng)的輸出電流了。介紹到這里，大家都應(yīng)該清楚了，我們可以通過(guò)調(diào)整RDAC的電阻大小實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)單位電流的設(shè)定，進(jìn)而達(dá)到調(diào)整差分驅(qū)動(dòng)電流的目的。例如我們將RDAC調(diào)整為1K，則基準(zhǔn)單位電流則變?yōu)镮_Bias=1.24mA,同步的I_driver變?yōu)?0*1.24mA=24.8mA,輸出信號(hào)電平的幅度也會(huì)增大。實(shí)際的調(diào)測(cè)結(jié)果也是這樣，可以解決信號(hào)邊沿碰觸模板的問(wèn)題。
圖5 收發(fā)器驅(qū)動(dòng)偏置原理框圖
經(jīng)過(guò)研發(fā)與測(cè)試工程師的討論，在目前不改動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的前提下，采用微調(diào)RDAC電阻的方法來(lái)增大信號(hào)輸出電平幅度以解決信號(hào)眼圖的問(wèn)題。經(jīng)過(guò)調(diào)整后，眼圖測(cè)試通過(guò)，波形見(jiàn)圖6。
圖6 以太網(wǎng)口測(cè)試眼圖_PASS
三 測(cè)試總結(jié)
1. 作為系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員，對(duì)子系統(tǒng)功能的了解以及信號(hào)回路模型的理解是我們進(jìn)行系統(tǒng)定性分析的根本，而對(duì)于內(nèi)部電路的深入研究是我們進(jìn)行系統(tǒng)指標(biāo)設(shè)計(jì)量化的基礎(chǔ)。這對(duì)于我們的工程師提出了更高更深入的要求。
2. 對(duì)于PHY收發(fā)器的設(shè)計(jì)，其驅(qū)動(dòng)偏置電阻應(yīng)盡量靠近設(shè)定管腳擺放，避免出現(xiàn)基準(zhǔn)不穩(wěn)定和誤差的出現(xiàn)
以太網(wǎng)電路設(shè)計(jì)對(duì)于我們來(lái)說(shuō)是比較常規(guī)和熟悉的設(shè)計(jì)，但我們真的理解和掌握了其內(nèi)部原理以及架構(gòu)嗎。想要更深入，將會(huì)遇到更多的挑戰(zhàn)，希望本文可以給到我們的系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員一些啟發(fā)。
[參考文獻(xiàn)]
1：以太網(wǎng)收發(fā)器工作原理及其信號(hào)質(zhì)量測(cè)試,ShenZhen GongJin Electronic Co.
2：Ethernet solution-QualiPHY ,LeCroy Corporation
評(píng)論