即便是同品牌同带宽的示波器产品,信号完整性水平也各有高低。这里是两款4GHz带宽示波器测试同一个信号的眼图。两款示波器的带宽、垂直/水平设置完全相同。您可以看到,右图InfiniiumS系列示波器更真实地再现了信号的眼图,眼图高度比左图DSO9404A高200mV。优异的信号完整性能够更精确地再现被测信号的参数值和形状。信号完整性的构成要素十分复杂,本应用指南将为您庖丁解牛,逐一分解,文中提到的原理适用于所有示波器。针对某些构成要素,我们会以InfiniiumS系列500MHz至8GHz带宽的示波器为例,信号完整性测试内容 ▪高速电路中的常见问题和测试技巧衡量高速信号质量的重要手段和方法;天津信号完整性测试产品介绍
3、信号完整性的设计方法(步骤)掌握信号完整性问题的相关知识;系统设计阶段采用规避信号完整性风险的设计方案,搭建稳健的系统框架;对目标电路板上的信号进行分类,识别潜在的SI风险,确定SI设计的总体原则;在原理图阶段,按照一定的方法对部分问题提前进行SI设计;PCB布线阶段使用仿真工具量化信号的各项性能指标,制定详细SI设计规则;PCB布线结束后使用仿真工具验证信号电源等网络的各项性能指标,并适当修改。
4、设计难点信号质量的各项特征:幅度、噪声、边沿、延时等。SI设计的任务就是识别影响这些特征的因素。难点1:影响信号质量的因素非常多,这些因素有时相互依赖、相互影响、交叉在一起,抑制了某一因素可能会导致其他方面因素的恶化,所有需要对各因素反复权衡,做出系统化的综合考虑;难点2:有些影响信号传输的因素是可控的,而有些是不可控的。 天津信号完整性测试产品介绍克劳德实验室信号完整性测试软件提供项目;
8英寸长均匀微带线的ADS建模,所示简单模型的带宽为~12GHz。所示为描述传输线的较好简单模型,是基板上的一条单一迹线,长度为8英寸,电介质厚度为60密耳,线宽为125密耳。这些参数都是直接从物理互连上测得的。较好初我们不知道叠层的总体介电常数和体积耗散因数。我们有测得的插入损耗。所示为测得的互连插入损耗,用红圈标出。这与前文中在TDR屏幕上显示的数据完全一样。分析中也采用相位响应,但不在此显示。在这个简单的模型中有两个未知参数,即介电常数和耗散因数,我们使用ADS内置的优化器在所有参数空间内搜索这两个参数的比较好拟合值,以匹配测得的插入损耗响应与模拟的插入损耗响应。中的蓝线是使用4.43的介电常数值和0.025的耗散因数值模拟的插入损耗的较好终值。我们可以看到,测得的插入损耗和模拟的插入损耗一致性非常高,达到约12GHz。这是该模型的带宽。相位的一致性更高,但不在此图中显示。通过建立简单的模型并将参数值拟合到模型中,以及利用ADS内置的二维边界元场解算器和优化工具,我们能够从TDR/TDT测量值中提取叠层材料特性的准确值。我们还能证明,此互连实际上很合理。传输线没有异常,没有不明原因的特性,至少在12GHz以下不会出现任何意外情况。
发射的信号具有比较快的边缘,但从屏幕上难以得到关于接收的信号的过多信息。虽然我们可以直接从屏幕上测量10-90或20-80的上升时间,但不清楚此信息有何作用,因为互连将边缘扭曲成了不是真正的高斯边缘。这个例子表明,我们可以采用同样的信息内容,但改变其显示方式,以便更快速、更轻松地进行解释。所示为测得的响应,与时域中所示相同,但转换到了频域。单击TDR响应屏幕右上角的S参数选项卡可访问此屏幕。在频域中,我们将TDR信号称为S11,将TDT信号称为S21。这是两个描述频域中散射波形的S参数。S11也称回波损耗,S21则为插入损耗。垂直刻度为S参数的幅度,单位为分贝。克劳德高速数字信号测试实验室信号完整性测试该你问题?
示波器的各个属性彼此配合,相互影响,我们必须从全局角度加以考量。许多示波器品牌所宣传的分辨率、本底噪声、抖动等技术指标都被冠以了"比较好"字眼。然而,滴水难成海,独木不成林。您必须清醒地认识到,要提供比较好的信号显示,绝不是凭单个比较好技术指标就能实现的。所以在选择示波器时,只有做到全盘兼顾才能做出正确的选择。只关注信号完整性的一个方面而忽视其他属性,就好比只见树木不见森林,很有可能会导致错误判断。
请注意:两款示波器测得的上升时间标准偏差有所不同,尽管它们的带宽(4GHz)、采样率(20GSa/s)和其他设置都是相同的。在快速上升时间测试中,InfiniiumS系列测得的标准偏差是668fs(飞秒),而左边示波器测得的标准偏差为4ps(皮秒),偏差是S系列示波器的6倍。测量同一个信号的上升时间,所得的标准偏差越低,就表明示波器自身的信号完整性越出色,水平系统的性能也就越高。 克劳德信号完整性测试设备;天津信号完整性测试产品介绍
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确定信号衰减的根本原因描述给定设备的频率特性时,工程师可以使用S参数作为标准。互连的S参数(无论是在时域还是在频域中进行测量)了互连的特征模型。该参数涵盖了信号从进入一个端口到离开另一个端口时的所有特性信息。为了确定信号衰减的根本原因,重要的是先要确定您对S参数的期望值。将期望值与测量值进行比较,有助于识别导致信号完整性衰减的通道区域。接下来,您需要更深入地研究被测设备和设备之间的连接,以便确定根本原因。对于差分通道,可以使用混合模式S参数进行分析。常见的S参数是与电磁干扰有关的差分回波损耗(SDD11)、差分插入损耗(SDD21)和差分至共模转换(SCD21)。在分析传输质量时,还需要重点考虑反射因素。每当出现瞬时阻抗变化时,信号就会被反射。反射会使返回的原始信号出现延迟(如下图2所示),并与原始信号结合而产生相消干扰。天津信号完整性测试产品介绍
信号完整性分析当产品设计从仿真阶段进展到硬件环节时,您需要使用矢量网络分析仪(VNA)来测试高速数字互连。首先,您需要对通道、物理层设备、连接器、电缆、背板或印刷电路板的预期测量结果有所了解。在获得实际测量结果之后,再将实际结果与这个预期结果进行比较。我们的目标是,通过软件和硬件来建立可靠的信号完整性工作流程。硬件测量步骤包括仪器测量设置,获取通道数据,以及分析通道性能。对于矢量网络分析仪(VNA)等高动态范围的仪器,您需要了解误差校正,才能确保准确的S参数测量。误差校正包括校准(测量前误差校正)和去嵌入(测量后误差校正)。通过调整校准和去嵌入的参考点检查通道中除了DUT之外的所有节点项目。以...