原创 PCIE3.0测试之2－接收容限测试

在PCIE 1.0和2.0的时代，接收端测试不是必须的，通常只要保证发送端的信号质量基本就能保证系统的正常工作。但是对于PCIE3.0来说，由于速率更高，发送端发出的信号经过长线传输后信号质量总是不会太好，所以接收端使用了复杂的均衡技术来提升接收端的接收能力。由于接收端更加复杂而且其均衡的有效性会显著影响链路传输的可靠性，因此在PCIE3.0时代，接收端的测试变成了必测的项目。

所谓接收端测试，就是要验证接收端对于恶劣信号的容忍能力。这就涉及到2个问题，一个是这个恶劣信号怎么定义，另一个是怎么判断被测系统能够容忍这样的恶劣信号。

首先来看一下这个恶劣信号的定义，这不是一个随便的差信号就可以，这个信号的恶劣程度有精确定义才能保证测量的重复性。这个恶劣信号通常叫做Stress Eye，即压力眼图，实际上是借鉴了10G以太网的叫法。这个Stress Eye实际上是用高性能的误码仪先产生一个纯净的带预加重和Preshoot的8Gbps的信号，然后在这个信号上叠加上精确控制的随机抖动（RJ）、周期抖动（SJ）、差模和共模噪声以及码间干扰（ISI）。为了确定每个成分的大小都符合规范的要求，所以测试之前需要先用示波器对测试信号进行校准，确定产生的是规范要求的Stress Eye。下图产生Stress Eye和信号校准的一个原理图。

另一个问题是如何判断被测系统能够容忍这样的恶劣信号。这就需要被测系统工作在环回模式，即把其从RX端收到的数据再通过TX端发送出来送回误码仪，误码仪通过比较误码来判断数据是否被正确接收，测试中要求误码率小于1E-12。下图是用Agilent的高性能串行误码仪N4903B和N4916B预加重模块进行PCIE 3.0接收测试一个示意图。实际测试中根据实际情况还需要增加一些耦合器、转接头、测试电缆等。

这个测试对于激励源也即码型发生器的要求很高。首先其要能产生高质量的PCIE3.0的8Gbps的数据流，其固有抖动要非常小才不会影响正常的抖动容限测试；其次其要能在数据流上调制上幅度、频率精确可控的抖动分量并能够进行误码检测。Agilent的N4903B是高性能的串行误码仪，其单路可以产生12.5Gbps的高速数据流，信号20%～80%上升时间<20ps，固有抖动只有9ps（p-p）,信号的幅度在50mV～1.8V范围内连续可调，同时其内部集成时钟恢复电路，信号接收灵敏度小至50mV，非常适合PCIE3.0接收测试这种速率高同时对信号质量又有很好要求的场合。N4903B还可以通过后续升级支持最高28.4Gbps的高速串行数据，可以充分兼顾未来更高速率的应用。

除此以外，PCIE3.0的接收测试还需要产生带Preshoot和De-emphasis的信号，这实际上是一个2阶的De-emphasis。Agilent的N4916B是高性能的De-emphasis模块，其可以产生多达4阶、最高幅度到12db的De-emphasis，可以充分满足PCIE3.0的接收测试以及未来更高性能总线的要求。

以下是PCIE3.0接收测试使用的主要设备:

N4903B 12.5Gbps高性能误码分析仪:

用于产生带抖动的PCIE3.0信号并检测环回信号误码率

N4916B预加重模块:

用于产生测试需要的测试需要的带Preshoot和De-emphasis的信号

CLB3/CBB3 PCIE3.0测试夹具:

用于连接被测设备,从PCI-SIG购买

DSA91304A/DSAX91604A高带宽实时示波器:

用于测试前校准N4903B产生的信号

其它：测试软件、测试电缆、耦合器、转接头等