示波器研发平台:为测试而设计、为一致性而设计

发表日期:2017/11/08 浏览次数:

   研发平台的概念随着技术的发展,工程师会最终到达某个时刻,必须改变其固有的思维方式,过去的经验和规则不足以应付新技米的挑战,要往前走,有时,您不得不退后一步,从新的角度重新审视设计的全过程。高速数字设计的信号边沿达亚纳秒级后,仅仅考越示波器来测量是不够的,工程师不仅需要考虑网络分析仪TDR、误都仪、脉冲码型发生器或任意波形发生器,甚至协议分析仪和仿真软件;但只是简单的仪器堆叠只是普通的实验室,高效的实验室,要让这些不同领域的仪器之间建立直接或间接的联系,让测试理念贯穿始终,测试算法贯穿始终,这就是研发平台中强调的Design for Test,Design for Compliance,仿真中有测试,测试中有仿真,最终实现仿真和测试的高度拟合。在仿真阶段,就可以仿真被测对象,对高速数据接口和总线,用一致性测试软件来验证,对所使用的关键元器件,可用网络分析仪或TDR示波器来生成真正的模型,用到仿真软件中,在将这些元器件安装到电路板之前,我们先验证其物理走线路径的阻抗连续性、串扰等;当元器件安装到电路上后,用脉冲码型发生器作为激励,示波器误码仪则用来测试其响应;一旦系统能够全速运行,则可使用逻辑分析仪对数十或数百个信号执行眼图测试(眼扫描),也可使用协议训练器和分析仪,对整个系统给出最坏条件下的压力测试,增强工程师对产品可靠性的信心。因此,信号完整性不再仅仅是布线时需要考虑的问题,它贯穿于研发过程的每个阶段,要避免重新设计,提升设计效率,我们应该有研发测试平台的概念,而不是仅着眼于某一种或某一台仪器。下图,是研发过程中可能用到的各种工具。


仿真中有测试是德科技的高级设计系统(ADS)是一个设计仿真平台,提供对高速数字设计的各种仿真支持,提供强大的建模能力,也可使用来自测量仪器,如网络分析仪或TDR,得数据,作为建模依据。针对高速数字电路互联,它还可仿真差分S参数、眼图、噪声、地跳动、过孔电感、耦合效应等。更重要的是,仿真中有测试的概念,我们在仿真中生成各种数据文件,比如DDR4DQDQS信号数据,然后我们调用N8900A示波器离线分析软件中的DDR4分析工具和一致性测试,得到一份完整的测试报告,该报告和JEDEC规范中的测试项目及其范围进行对比,给出失败、通过和警告信息,这样的测试过程发生在仿真阶段,和后来产品完成后,所使用的是德科技示波器软件是一模一样的,这就是我们说的一贯性的概念,研发平台的概念。

测试中有仿真高速数字电路的速度越来越快,导致一些新的技术必须应用到测量仪器中。为了提高高速数字串行总线信号传输的有限性,在传输端,工程师在发射端使用预加重技术,在接收端使用均衡技术,因此M8000系列误码仪就内置了信号预加重和均衡处理的功能,甚至支持PAM-N这样复杂的信号,而Infinium示波器中则不仅支持均衡处理,还可使用S参数文件,根据被测点波形仿真出其它点的波形,我们通常把这种技术叫做嵌入或去嵌入,网络分析仪和TDR示波器也支持这种技术。通常对于超过20GHz的场合,我们推荐是德科技35GHz50GHzTDR示波器,对其它场合,我们推荐ENA-TDR,因为作为网络分析仪,它不仅防静电,而且在上电的情况下,可测试被测对象的阻抗及S参数。

一致性和连贯性从仿真到产品最后验证,是一个漫长的过程,工程师担心的一个问题是,在不同的阶段所使用的测量工具不同,测量算法不同,会导致测量结果失去可比性。而研发平台概念中,一个重要的理念就是测量软件、测量算法独立于测量硬件,让他们能够贯穿研发的不同阶段。下面是几个例子:

-   仿真软件(如ADS)中可调用实时示波器的分析软件(N8900A),采样示波器的分析软件,矢量信号分析软件(89601)。

-   阻抗测试分析软件和算法的一致性,在不加电的情况下可以测量,在加电的情况下则只能使用ENA-TDR来完成测量,而是德科技可以保证在不同场景下的测量算法是相同的。