AWG在高速串行信號接收性能測試中的應用（二）
加入技術交流群
目前SATA Workgroup已經(jīng)發(fā)布了發(fā)送端,線纜以及接收端的一致性測試規(guī)范和實現(xiàn)方法。SATA Gen I ,Gen II GIII的接收端抖動容限一致性測試，要求DUT遵守采用特定幀信息結構(FIS－Frame Information Structure)的內置自檢(BIST－Built-In Self Test)指令，在收到特定序列的BIST-L(環(huán)回)幀時，串行收發(fā)機(包括發(fā)射機、接收機和SERDES)單元被設計成進入專用環(huán)回模式。在設備處于這種模式時，由測試儀器（信號源）發(fā)送含抖動的信號給DUT的接收端，然后DUT的發(fā)送端就會對已經(jīng)收到的信號作出正確的響應，最后由錯誤幀檢測器(Frame error detector)去檢測DUT的發(fā)送端響應輸出的數(shù)據(jù)是否正確。或者可以逐步調大信號源注入的抖動幅度，直到Frame error detector檢測到錯誤幀出現(xiàn)，此時獲得的抖動幅度就是接收端的抖動容限值。這種方法必不可少，因為整個收發(fā)機通常是在芯片上實現(xiàn)的，因此不能接入內部信號路徑進行探測。傳統(tǒng)上，BIST-L指令一直是外部PC提供的，外部PC上運行專門的應用軟件來強迫DUT進入回環(huán)模式。遺憾的是，一旦斷開BIST信號源以后，大多數(shù)收發(fā)機就會自動退出回環(huán)模式，返回正常操作，因此無法再繼續(xù)進行測試!應對這一挑戰(zhàn)的常用解決方案是通過功率合成器向DUT輸送BIST-L命令。功率合成器的另一個輸出連接到提供測試數(shù)據(jù)流的信號發(fā)生器上，如圖11所示。通過在測試電路中使用電源組合器，數(shù)據(jù)發(fā)生器可以在環(huán)回模式激活時，開始把測試數(shù)據(jù)發(fā)送到DUT，而不要求斷開連接。功率合成器是一種可行的解決方案，但有它的缺點。很明顯，它提高了復雜度，增加了連接錯誤、電氣接觸不良及出現(xiàn)其它機械問題的機會。它還需要校準所有輸入源，保證正確引入抖動成分。最重要的是，功率合成器會使數(shù)據(jù)信號電壓衰減高達50%。通過提高數(shù)據(jù)發(fā)生器的輸出幅度，通?？梢越鉀Q這個問題，但它會限制儀器的性能；此外，提高幅度會不可避免地引入噪聲和失真。
圖11數(shù)字信號源實現(xiàn)SATA接收端抖動容限測試的方法
但如果采用AWG直接合成方法的話，儀器可以代替PC發(fā)送BIST-FIS指令。換句話說，AWG的輸出是一條連續(xù)的數(shù)據(jù)流，其中先是BIST-FIS命令，然后是抖動的數(shù)據(jù)，在兩者之間不會有中斷。它不需要功率合成器或運行BIST-FIS軟件的PC。圖12是僅由兩臺儀器組成的基于AWG的抖動容限測試系統(tǒng)：一臺儀器生成輸入信號，一臺儀器讀取輸出。AWG的存儲器不區(qū)分BIST-FIS數(shù)據(jù)、帶外信號、時鐘信號或實際數(shù)據(jù)流及其異常事件。
圖12直接數(shù)字合成信號源實現(xiàn)SATA抖動容限測試方法
2.Displayport一致性測試
在display port Compliance Test Specification Version1的接收端抖動容限測試中，要求信號源提供包含不同的抖動頻率，抖動幅度以及抖動成分的信號，輸入到Sink的接收端，然后看Sink的誤碼率來考驗接收端的PLL性能，如下表1，這對于傳統(tǒng)的數(shù)字信號源是一個挑戰(zhàn)，請看圖的傳統(tǒng)數(shù)字信號源的解決方案，為了合成復雜的抖動成分，需要額外的增加一個噪聲信號發(fā)生器和矢量信號發(fā)生器，而且兩者還需要用Power Divider合成起來去給數(shù)字信號源去注入抖動。而圖14的使用直接合成信號源實現(xiàn)方法的獨特優(yōu)勢在于它只需按一個鍵，就可以輸出合成的信號，這些信號包含正弦、ISI、Rj、Pj抖動、預加重、平衡、跳變時間和幅度控制,連接簡便而且測試的一致性和可重復性均很高。
表1 DisplayPort Sink抖動容限測試規(guī)范中要求輸入信號的抖動特性
圖13數(shù)字信號源實現(xiàn)DisplayPort接收端抖動容限測試的方法
圖14直接數(shù)字合成信號源實現(xiàn)DisplayPort抖動容限測試的方法
3.HDMI的一致性測試.
在HDMI的CTS1.4的規(guī)范中，要求在Sink的抖動容限測試中除了加入兩種頻率的抖動外，還需要加入TTC(transition time converter)以及Cable emulator以保證信號的上升時間以及抖動成分符合規(guī)范要求。數(shù)字信號源使用圖15的方式來實現(xiàn)。
對于TTC,要求不同的測試頻率加入不同的TTC.
分別為：74.25MHz/450ps;148.5MHz/220ps;165MHz/200ps;222.75MHz/150ps;340MHz/60ps
對于Cable emulator,同樣要求在不同的測試頻率使用5種不同特性的cable emulator.如下表2.
| Typical(MHz) | 1st Cable Emulator | 2nd Cable Emulator |
| 27 | Type1 Cat1+Cat2 | Type2 27MHz |
| 74.25 | Type1 Cat1 | Type2 75MHz |
| 148.5 | Type1 Cat2 | Type3 |
| 222.75 | Type1 Cat2 | Type3 |
| 340 | Type1 Cat2 | Type3 |
對于Automotive的Type E的接口，又新增加了兩種類型的Cable Emulator而且目前只能支持74.25MHz,未來的148.5和更高分辯率還需要增加更多的Cable Emulator.
| Automotive Cable Emulator | |
| 27 | Type 1Automotive1+Automotive2 |
| 74.25 | Type 1Automotive1 |
表2HDMI Sink抖動容限測試所要求的Cable emulator的類型
根據(jù)規(guī)范,對于Sink的測試，要求測試其在不同的時鐘頻率下的性能，這就會導致在測試過程中頻繁的更換不同的TTC和Cable emulator.除了花費大量的時間外還會導致頻繁的改變連接導致的信號接觸不良等因素造成的測試差異。另外由于Cable emulator和TTC價格昂貴，而且有部分類型的Cable emulator設備廠商并不對外銷售，使客戶無法購買或者需要額外支出大筆費用。
而采用直接合成信號的方式產(chǎn)生信號的話，則可以不需要額外的TTC和Cable emulator,而TTC和Cable emulator的特性均可以采用AWG來進行模擬。如圖16所示，通過AWG輸出的信號就是包含了規(guī)定的抖動頻率和抖動幅度而且加入了TTC和Cable emulator所帶來的抖動和衰減的影響。換言之，可以直接將AWG的輸出直接連接到DUT的輸入端進行測試，而不需要進行復雜的附件連接。
圖15數(shù)字信號源實現(xiàn)HDMI接收端抖動容限測試的方法
圖16直接數(shù)字合成信號源實現(xiàn)HDMI抖動容限測試的方法
4.USB 3.0的一致性測試:
當進行抖動容限測試的時候，除了發(fā)送端和接收端的參考時鐘必須加入SSC以外，預加重電平設置為-3dB，電壓設為0.75V，DUT設置為環(huán)回模式，測試需要注入確定性抖動Dj(確定性抖動的改變是通過對Sj每次注入改變)和隨機抖動(Rj不變)。測試點在TP1注入抖動的要求如下
| Frequency | SJ | RJ |
| 500kHz | 400ps | 2.42ps |
| 1MHz | 200ps | 2.42ps |
| 2MHz | 100ps | 2.42ps |
| 4.9MHz | 40ps | 2.42ps |
| 50MHz | 40ps | 2.42ps |
泰克的AWG7122B通過SerialXpress可以非常方便的生成各種受損波形，加入PJ,RJ,ISI以及預加重；可以方便的進行Reference Cable Emulation ;仿真用戶自定義長度的線纜，用戶可以確定自己的DUT能夠正常工作的線纜的最大長度;產(chǎn)生用戶自定義SSC profile(比如測試需要仿真SSC的Noise以及df/dt的變化)；進行Sj的注入無需考慮硬件的限制，完全通過軟件產(chǎn)生；支持復雜的預加重功能要求；直接合成相應波形進行LFPS的測試。
下圖是Agilent的USB3.0的配置方案,需要多臺儀器進行組合。
評論