原创 PCIE3.0测试之1－发送信号质量测试

      首先要说明的一点是，由于PCIE 3代目前只颁布了Base的规范（即芯片规范），但CEM规范（即主板和插卡的规范）和测试规范还没有正式发布，所以下面介绍的方法是基于目前的通用做法，以后随着规范的正式发布，具体测试方法可能还有变化。首先我们来看一下发送端的信号质量测试方法。

      对于发送端的测试，主要是用宽带示波器捕获其发出的信号并验证其信号质量满足规范要求。按照目前Base规范中的要求，PCIE 3.0的测试需要至少12GHz带宽的示波器，并配合上相应的测试夹具和测试软件。

      由于PCIE 3代的信号经过传输以后信号幅度都已经衰减得很小（典型值是100mV左右），为了保证足够的测量精度，除了示波器的带宽要足够以外，还需要示波器有很低的底噪声才能保证测量的准确性和测量重复性。Agilent公司的90000X系列示波器除了能够提供最高到32GHz的硬件带宽以外，还具有业内最低的底噪声指标以及高达2G的存储深度，可以充分满足PCIE 3代测试的要求。

      测试中首先使用PCI-SIG提供的PCIE 3的夹具把被测信号引出（PCIE 3代的夹具和PCIE 2代一样分为CBB板和CLB板，CBB板用于插卡的测试，CLB板用于主板的测试），然后通过测试夹具上的切换开关控制DUT输出PCIE 3代的一致性测试码型。需要注意的一点是由于PCIE 3代信号如前所述共有11种Preset值，测试过程中应明确当前测试的是哪一种Preset值，做信号质量测试常用的有Preset7、Preset8、Preset1、Preset0。下图是PCIE 3代的CBB板及一致性测试码型。

      另外，PCIE 3代测试很重要的一点是要做信号的的Embed，Embed即是在测试过程中加入芯片封装对信号的影响，这个芯片封装的模型是PCI-SIG以S参数文件的形式提供的，测试过程中需要示波器能把这个S参数文件的影响加到被测波形上。同时，测试过程中示波器是用2个通道分别连接信号的正负端，要得到最后的差分波形需要示波器对2个通道的波形做相减运算。如果波形相减和S参数嵌入的工作都由示波器软件计算，会大大影响测试速度。Agilent公司的90000A/90000X示波器内部都有硬件的通道相减及S参数运算功能，可以大大提高测试的速度和效率。

      对测试数据做分析得方法有2种：一种是使用PCI-SIG提供的Sigtest软件做手动分析，一种是使用Agilent公司提供的N5393C PCIE 3.0自动一致性测试。Sigtest软件是的算法由PCI-SIG提供，但是需要用户手动捕获数据进行后分析。Sigtest可以进行信号的眼图、模板、抖动的测试。下图是用Sigtest的测试结果。

      由于Sigtest需要用户手动捕获数据，对于不熟练的测试人员容易可能由于设置不对造成测试结果的不一致，而且其测试项目有限，没有覆盖全部的信号要求。所以针对PCIE3的测试Agilent还提供了N5393C的自动化测试软件。这个软件以图形化的界面指导用户完成设置、 连接和测试过程，除了提供Swing、Preset、Common Mode等更多测试项目以外，还可以自动进行示波器测量参数设置以及自动生成报告，提高了测试的效率和可重复性。除此以外，这个软件在测试过程中还会对被测件发出的码型和速率进行检查，以确认测试使用的是规范要求的正确码型。下图是N5393C软件的设置和生成的测试报告。