• 物理层测试系统（Physical Layer Test System，简称PLTS）是对电缆、背板、印刷电路板和连接器等高速互连器件进行信号完整性测量和数据后处理的行业标准工具，广泛应用于信号完整性实验室等。

    为什么需要物理层测试？

    随着下一代计算机和通信系统的发展，数据传输速率达到了多吉比特/秒，许多系统集成了超过吉赫兹时钟频率的处理器和SERDES芯片组。新的输入/输出问题不断出现，尤其是在交换机、路由器、服务器刀片和存储区域网络设备向800 Gbps数据速率发展时。传统的并行总线拓扑结构已经无法满足带宽需求，数据和时钟线之间的偏斜问题也日益严重。解决方案是快速串行通道，新的串行总线结构迅速取代了并行总线结构，用于高速数字系统。然而，这些串行差分互连带来了自己的问题。

    信号完整性挑战


    • 数据速率增加：为了保持与旧并行总线相同的总带宽，新的串行总线需要提高数据速率。数据从零逻辑电平到一逻辑电平的转换上升时间变得更短，这在阻抗不连续处产生更大的反射，从而降低通道末端的眼图质量。
    • 物理层组件影响：印刷电路板走线、连接器、电缆和IC封装等物理层组件不能再被忽略。在许多情况下，硅片速度如此之快，以至于物理层设备已成为瓶颈。
    • 差分电路的应用：为了在整个通道中保持信号完整性，工程师们正在从单端电路转向差分电路。差分电路具有良好的共模抑制比（CMRR），有助于屏蔽相邻PCB走线的串扰。设计良好的差分传输线可以最小化模式转换的不良影响，并提高最大数据速率吞吐量。

    PLTS的功能和优势

    • 高分辨率：PLTS 2018具有显著的突破能力，能够解析高速互连中的相邻阻抗不连续性，如电缆、背板、PCB和连接器。新的硬件支持不仅提供了优秀的低频性能，还实现了120 GHz的最高截止频率，直接转化为6皮秒的等效系统上升时间。这使得在高性能BGA陶瓷IC封装中能够解析小于400微米的相邻阻抗不连续性。
    • Python接口：PLTS 2018增加了Python编程接口，Python是一种广泛使用的高级编程语言，支持多种编程范式。与PLTS 2017使用的MATLAB编程接口相比，Python允许对PLTS中的数据进行自定义处理。这进一步推动了远程和工厂自动化应用，适用于背板、PCB、连接器、电缆和IC封装的高产量生产。
    • 64端口S参数分析：PLTS 2018的另一个重要增强功能是64端口S参数能力。许多复杂的背板应用需要对多个通道进行广泛的串扰特性分析，以符合新的高速数字标准。64端口S参数分析允许对八个差分对进行近端和远端串扰的全面检查，可以快速且轻松地在PLTS画布上回忆超过4096个波形。

    应用场景

    • 研发测试：PLTS在研发原型测试阶段提供了强大的支持，帮助工程师在设计初期就识别和解决信号完整性问题。
    • 标准合规性测试：许多数字标准组已经认识到频域物理层测量的重要性，并将其作为合规性要求。例如，Serial ATA和PCI Express®等标准已经采用了SDD21参数（输入差分插入损耗）作为确保通道合规性的必要测量参数。

    总结

    PLTS作为一种行业标准工具，为高速互连器件的信号完整性测量和数据后处理提供了强大的支持。它不仅能够帮助工程师在研发阶段识别和解决信号完整性问题，还能满足各种高速数字标准的合规性测试要求。