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职场通用技能有哪些(年轻人必备职场技能)

admin 11-28 21:33 249次浏览

信号完整性设计在产品开发中越来越受到重视,信号完整性测试方法有多种,包括频域和时域,以及一些综合方法,如误差测试。这些方法不适合在任何情况下使用,但它们都有这样或那样的局限性。如果选择得当,可以事半功倍,少走弯路。本文介绍了各种测试方法,并结合实际硬件开发活动说明了如何选择。最后给出了一个测试实例。

信号完整性的测试方法

信号完整性的测试方法很多,涉及的仪器也很多。因此,熟悉各种测试方法的特点,根据测试对象的特点和要求选择合适的测试方法,对于方案选择、验证效果、问题解决等硬件开发活动来说,可以大大提高效率,事半功倍。

信号完整性的测试方法可分为三类,如表1所示。表中列出了大多数信号完整性测试方法。这些方法有优点,但也有局限性。其实不能都用。以下是这些方法的一些解释。

1.波形测试

波形测试是信号完整性测试中最常用的方法,一般采用示波器,主要测试波形幅度、边缘和毛刺等。通过测试波形参数,我们可以看到振幅、边缘时间等。满足器件接口等级要求,以及是否有信号毛刺等。因为示波器是极其通用的仪器,几乎所有的硬件工程师都可以使用,但这并不意味着每个人都能很好地使用。波形测试也要遵循一些要求才能得到准确的信号。

首先要求主机和探头组成的带宽要足够。基本上,测试系统的带宽是测试信号的三倍以上。实践中,有的工程师只是找一些探头进行测试,甚至A公司的探头都插在B公司的示波器上,很难得到准确的结果。

其次,注意细节。例如,测试点通常位于接收设备的引脚上。如果条件不能放在上面,例如BGA封装器件,可以放在离引脚最近的PCB走线或过孔上。距离接收设备的引脚太远,由于信号反射,测试结果与实际信号可能相差较大;探头接地线尽量选择短接地线。

最后,要注意匹配。这主要是针对使用同轴电缆测试的情况。同轴电缆直接连接到示波器,负载通常是DC耦合的yxdjmg。但有些电路需要DC偏置,测试系统直连时会影响电路工作状态,无法测试正常波形。

2.眼图测试

眼动测试是一种常见的测试方法,尤其是对有规格要求的接口,如E1/T1、USB、10/100BASE-T、光接口。这些标准接口信号的眼图测试主要使用带MASK(模板)的示波器,包括通用示波器、采样示波器或信号分析仪。这些示波器内置时钟提取功能,可以显示眼图。对于不带MASK的示波器,可以使用外部时钟进行触发。

使用眼图测试功能时,我们需要注意测试波形的个数,尤其是在判断接口的眼图是否符合规范时,个数太少,波形抖动比较小,可能会有一些违规的情况,比如波形进入MASK的某个部分,可能不会被采集,如果被误判为通过,个数太多,会导致测试时间长,效率低。测试波形数量一般不少于2000个,3000个左右为宜。

目前,有一些仪器可以利用分析软件检查眼图中违规的细节。比如有些采样点落入了之前未知的MASK中,因为所有的采样点都是累加的,整体效果看起来就像一个很长的pddhc显示。新仪器利用其长期存储的优势,收集波形并在处理后显示,因此可以保留波形的每个细节,因此可以检查波形违规,例如波形是000010还是101010。这个功能可以帮助硬件工程师找到问题的根源。

3.抖动测试

抖动测试现在越来越受到重视,因为专用的抖动测试仪器,如TI A(时间间隔分析仪)和hxddg3000,价格非常昂贵,很少使用。最常用的方法是示波器加软件处理,比如TEK的TDSJIT3软件。通过软件处理,分离出各个组件,比如RJ和DJ,以及DJ中的各个组件。对于这类测试,所选用的示波器、长存储、高速采样是必要条件,比如2M以上的内存、20gsa/s的采样率等,但目前各公司解决方案的抖动测试结果仍有相当大的差异,没有一个是权威的,也没有一个是行业标准的。

4.TDR测试

TDR测试目前主要用于PCB(印刷电路板)信号线和器件阻抗测试,如单端信号线、差分信号线、连接器等。这个测试的一个要求是要结合实际应用条件,比如信号线的上升沿实际在300ps左右,那么TDR的输出脉冲信号的上升沿也要设置在300ps左右,而不是用30ps左右的上升沿,否则测试结果可能和实际应用相差很大。

影响TDR测试准确性的原因很多,主要包括反射、校准、读数选择等。反射会导致PCB信号线的测试值变短。

严重偏差,特别是在使用TI P(探针)去测试的情况下更为明 显,因为TI P和信号线接触点会导致很大的阻抗不连续,导致反射发生,并导致附近三、四英寸左右范围的PCB信号线的阻抗曲线起伏。

5. 时序测试

现在器件的工作速率越来越快,时序容限越来越小,时序问题导致产品不稳定是非常常见的,因此时序测试是非常必要的。测试时序通常需要多通道的示波器和多个探 头,示波器的逻辑触发或者码型和状态触发功能,对于快速捕获到需要的波形,很有帮助,不过多个探头在实际操作中,并不容易,又要拿探头,又要操作示波器, 那个时候感觉有kldby的三头六臂就方便多了。

逻辑分析仪用做时序测试并不多,因为它主要作用是分析码型,也就是分析信号线上跑的是什么码,和代码联系在一 起,可以分析是哪些指令或者数据。在对于要求不高的情况下,可以用它来测试,它相对示波器来说,优势就是通道数多,但是它的劣势是探头连接困难,除非设计 的时候就已经考虑了连接问题,否则飞线就是唯一的选择,如果信号线在PCB的内层,几乎很难做到。

6. 频谱测试

对于产品的开发前期,这种测试应用相对比较少,但是对于后期的系统测试,比如EMC测试,很多产品都需要测试。通过该测试发现某些频点超标,然后可以使用近 场扫描仪(其中关键的仪器是频谱仪),例如EMC SCANER,来分析板卡上面具体哪一部分的频谱比较高,从而找出超标的根源所在。不过这些设备相对都比较昂贵,中小公司拥有的不多,因此通常情况下都是 在设计时仔细做好匹配和屏蔽,避免后面测试时发现信号频谱超标,因为后期发现了问题,很多情况下是很难定位的。

7. 频域阻抗测试

现在很多标准接口,比如E1/T1等,为了避免有太多的能量反射,都要求比较好地匹配,另外在射频或者微波,相互对接,对阻抗通常都有要求。这些情况下,都 需要进行频域的阻抗测试。阻抗测试通常使用网络分析仪,单端端口相对简单,对于差分输入的端口,可以使用Balun进行差分和单端转换。

传输损耗测试,对于长的PCB走线,或者电缆等,在传输距离比较远,或者传输信号速率非常高的情况下,还有频域的串扰等,都可以使用网络分析仪来测试。同样 的,对于PCB差分信号或者双绞线,也可是使用Balun进行差分到单端转换,或者使用4端口网络分析来测试。多端口网络分析仪的校准,使用电子校准件可 以大大提高校准的效率。

8. 误码测试

误码测试实际上是系统测试,利用误码仪,甚至是一些软件 都可做,比如可以通过两台电脑,使用软件,测试连接两台电脑间的网络误码情况。误码测试可以对数据的每一位都进行测试,这是它的优点,相比之下示波器只是 部分时间进行采样,很多时间都在等待,因此漏过了很多细节。低误码率的设备的误码测试很耗费时间,有的测试时间是一整天,甚至是数天。

实际中如何选用这上述测试手段,需要根据被测试对象进行具体分析,不同的情况需要不同的测试手段。比如有标准接口的,就可以使用眼图测试、阻抗测试和误码测 试等,对于普通硬件电路,可以使用波形测试、时序测试,设计中有高速信号线,还可以使用TDR测试。对于时钟、高速串行信号,还可以抖动测试等。

另外上面众多的仪器,很多都可以实现多种测试,比如示波器,可以实现波形测试,时序测试,眼图测试和抖动测试等,网络分析仪可以实现频域阻抗测试、传输损耗测试等,因此灵活应用仪器也是提高测试效率,发现设计中存在问题的关键。

为了帮助大家更好的学习cadence仿真知识,我们为大家准备了资料大礼包,包含电子书,手册和文献资料,以下是部分资料,给大家先瞄一眼:

信号完整性仿真

信号完整性测试是信号完整性设计的一个手段,在实际应用中还有信号完整性仿真,这两个手段结合在一起,为硬件开发活动提供了强大的支持。图1是目前比较常见的硬件开发过程。

在需求分析和方案选择阶段,就可以应用一些信号完整性测试手段和仿真手段来分析可行性,或者判断哪种方案优胜,比如测试一些关键芯片的评估板,看看信号的电 平、速率等是否满足要求,或者利用事先得到的器件模型,进行仿真,看接口的信号传输距离是否满足要求等。

在平时利用测试手段,也可以得到一些器件的模型, 比如电缆的传输模型,这种模型可以利用在仿真中,当这些模型积累比较多,一些部分测试,包括设计完毕后的验证测试,可以用仿真来替代,这对于效率提高很有 好处,因为一个设计中的所有的信号都完全进行测试,是比较困难的,也是很耗费时间的。

在设计阶段,通常是使用仿真手段,对具体问题进行分析,比如负载的个数,PCB信号线的拓扑结构,并根据仿真结果对设计进行调整,以便将大多数的信号完整性问题解决在设计阶段。

系统调试以及验证测试阶段,主要是利用信号完整性测试手段,对设计进行测试,看是否设计的要求。如果发现了严重问题,就要去解决,信号完整性的测试和仿真手段都将用来寻找问题的根源,以及寻找适合的解决方案上面。

信号完整性测试和信号完整性仿真紧密结合,是信号完整性设计的基本要求。

应用实例

某种进口电缆A在公司的各个产品中广泛应用,由于是独家供应商,多年价格一直没有下降过,在通信产品的价格逐年大幅度地下降的情况下,是不大正常的,这种情 况下需要寻找替代的供应商,由于涉及的产品众多,并且产品在网络中的地位很高,替代就显得非常谨慎,因此需要通过多方面测试验证,才能够决定能否替代。

根据规格需求,找到拟用来替代的国产电缆B,根据这种情况,设计多种测试进行验证两种电缆的效果:

1. 频域测试:测试两种电缆的传输损耗、反射、串扰等;

2. 时域测试:测试两种电缆的眼图测试、波形测试等;

3. 仿真:利用仿真软件,仿真眼图传输情况;

4. 其他测试:呼叫测试(系统测试的一种,模拟实际应用的性能)。图2、3和4是部分的测试结果。

从图2可以看到,两种电缆的差分传输损耗差不多,而电缆A得近端串扰则相对比较大。图3使用了仿真软件,仿真20米长的电缆,传输40Mbps信号的眼图情 况,仿真使用的电缆模型是利用上面频域测试得到的模型,通过仿真可以看到电缆B的眼图比电缆A的眼图要好,不论眼高还是眼图抖动。

图4是实际应用的眼图情况,很明显电缆B的眼图要比电缆A的眼图要好,和前面的仿真结果比较吻合,不过电缆A的实际反射比较大一点,这和仿真使用驱动器件的模型有关。

综合其他测试的结果,最后结论认为拟用来替代的国产电缆B,性能优于进口电缆电缆A,因此完全可以替代。这个替代,将给公司带来每年数百万元的成本下降。

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