原创全球第四代示波器述评之十四-高速串行设计的强大工具－Eye Doctor（1）

 2009-3-22 08:48  1592 6 6 分类: 消费电子

全球第四代示波器述评之十四

——高速串行设计的强大工具－Eye Doctor

张昌骏 美国力科公司深圳代表处

眼图医生（Eye Doctor）是力科于2006年推出的用于高速串行数字电路设计的强大工具，包括了虚拟探测（virtual probing）与接收端均衡（receiver equalization）两部分，主要用于通讯背板设计、高速串行信号一致性测试、高速SERDES芯片均衡器的优化与设计等等。在2009年2月，力科发布了新一代的眼图医生II，提供了更强大的分析能力与良好人机界面，可以大大加快当前流行的高速数字电路的开发速度，缩短测试与验证时间。接下来逐一介绍最新的眼图医生的功能与应用。

串行数字电路可以分为发送端（TX）、信道（CHANNEL）、接收端（RX）三部分，如下图一所示。眼图医生可以对串行数字链路中三个部分进行分析：

1. 发送端的预加重/去加重分析：针对某一信道计算出最佳的预加重/去加重参数。

2. 信道仿真：直接测试TX输出的波形，输入信道的S参数模型后，准确计算出RX端的波形。

3. 接收端的均衡器设计：对于高于5Gbps的信号，通常在RX端测试时，眼图已闭合，眼图医生可以仿真均衡器，计算出均衡后的信号波形与眼图。

图一：高速串行链路示意图

什么是信道？

在通信理论中通常用“信道”来描述连接TX与RX的物理媒质，在某些SI（信号完整性）文献中，又称为互连。信道包括了我们常见的：印刷电路板（PCB）上的微带线、带状线、过孔、连接器、集成电路的封装、光纤、电缆等等。如下图二所示为背板的示意图。通常，信道有一个共同的特点：随着频率的升高，损耗越来越大；信道的物理传输距离越长，损耗越大。

图二：背板的互连示意图

接下来为某背板的测试案例。其TX为某2.5Gbps的高速芯片，信道由两块线卡与背板组成，其PCB上传输线的有10英寸长、20英寸长、30英寸长、40英寸长四组，在接收端测量眼图（如图三所示），使用游标测量眼高（眼图的张开程度），分别为592mV、457mV、295mV、16?mV。可见，随着PCB上传输线的长度的增加，信道的损耗越来越大，RX端测量到的眼图的眼高越来越小。

图三：不同背板走线长度的接收端眼图测试结果对比

什么是信道仿真？

信道仿真是用力科示波器测量TX发送的波形，然后在眼图医生中导入信道的S参数模型文件，计算出通过信道后RX端的信号波形、眼图与抖动。力科信道仿真的处理速度非常快、精度足够高。

下图中TX为某3.125Gbps信号，通过同轴电缆连接到示波器的两个通道，即示波器直接在TX端测量，然后使用某20GHz带宽的矢量网络分析仪（Vector Network Analyzer，简称VNA）测量两块走线长度不一样的DEMO板的S参数，在力科的眼图医生中调用S参数来仿真该信道。计算出RX端的波形与眼图，眼图如下图四所示，左边是某厂商的20英寸长DEMO板接收端的眼图，右边为另一厂商的24英寸线长DEMO板计算出的RX的眼图。两者的眼高分别为168mV与108mV。