信号完整性系列之十八——带有预加重和均衡的高速信号测

第二个环节即子卡已经加工完成，背板的PCB版图已经完成但是尚未加工，此时需要通过仿真加测试的方法来分析。分析方法是是首先使用示波器分析子卡输出的 信号质量，此时通常需要设计一个简易的夹具以方便将高速信号从子卡上引到示波器上；然后用相关的电磁场或者CAD软件提取背板的传输线的S参数模型；再设 法将子卡输出的信号编成HSPICE可识别的源码格式，带入到HSPICE中进行仿真，从而得到经过背板以后的信号质量，从而评估背板的设计是否有问题， 此过程也叫做“通道仿真（channel emulation）”。此环节分析的优点是可以将子卡输出的真实信号带入到仿真中，更接近实际情况；在背板生产之前进行评估，也同样会节省成本，而且背 板加工通常也会更加昂贵。缺点有如：子卡夹具会给信号本身带来额外的影响，使用仿真软件不易消除夹具的影响；需要将测量到的信号转换成仿真软件能够识别的 格式，会比较麻烦，如果示波器能够将测试到的信号直接在示波器中进行通道仿真，也就是说示波器具备类似仿真软件的功能，则会非常方便；而且目前的高速仿真 软件仿真速度比较慢，会大大影响调试效率。

第三个环节是所有单板均已经加工完成；此环节的主要分析方法为直接测试，即使用示波器测试发送端、接收端各点的信号眼图。通过调节芯片发送端预加重、接收 端均衡等来调节信号眼图质量。这一环节的优点是完全是在实际情况下分析信号质量，考虑了所有的实际因素；缺点是如果芯片具有预加重和均衡功能，则每调节一 次预加重和均衡，就需要测试一次，测试效率会降低很多；而且测试不到均衡后的信号；

综上所述，高速信号测试中可能遇到的主要问题有：

（1）当必须使用夹具时，如何消除夹具的影响，即夹具反嵌

（2）当可以测试到发送端的信号时，如何仿真预测经过某一段传输线或者系统后（如高速背板）的信号质量即道仿真

（3）如果接收端芯片带有均衡功能，怎样才能观察到均衡后的波形

（4）如果接收端芯片关键处眼图已经闭合，如何对眼图和抖动进行分析

（5）在测试过程中有没有更高效的办法可以更快的调节预加重和均衡至最优值

四、力科最新第二代眼图医生软件（EyeDoctorII）提供了全面的高速信号测试解决方案

力科早在2006年就率先推出了独特的专用信号完整性分析软件眼图医生（Eyedoctor）软件；2009年又推出更加方便、更加强大、速度更快的最新一代专用信号完整性分析工具软件即第二代眼图医生EyedoctorII，如图7所示。

●Eye Doctor II 是安装在力科示波器上的信号完整性分析软件包，主要可以满足如下应用

• 精确补偿测试中夹具的效应
• 对串行数据链路通道响应的仿真
• 对TX与RX进行预加重和均衡调节

●主要分析能力有

• 夹具/电缆/信道的去嵌（De-Embedding）
• 发送端预加重仿真（Transmitter Emphasis Emulation）
• 通道响应仿真（Channel Response Emulation）
• 接收端均衡仿真（Receiver Equalizer Emulation）

●具有流程图式的主用户分析界面

●支持添加预加重或者去加重，消除预加重或者去加重

●可进行CTLE、FFE、DFE等均衡技术优化和分析

●三种通道仿真、夹具去嵌类型

●力科EYEDOCTOR II软件主要优点

• 信道仿真和均衡器仿真速度非常快，在几秒内就可以计算出几百微妙长的波形，几乎可以做到实时测量，实时计算出结果
• 信道仿真的输入波形是基于实测，考虑到了电路板上很多实际的随机因素
• 支持更多的均衡器种类-CTLE/FFE/DFE
• 最多可支持8通道16个端口的信道模型，可对多条链路之间的串扰进行分析
• 支持高达12Gbps的高速信号分析，能用于电信领域里面非常流行的10Gbps的背板预研、均衡仿真
• 可以对最多512Mpts的大数据量运算
• 支持非理想终端匹配时的高速串行信号分析
• 分析结果精确度和准确度足够高

五、结语

力科第二代眼图医生II软件提供了高速串行链路的发送端、信道、接收端的全方位的仿真与分析能力，改变了传统的高速串行设计的研发与调试方式，增强了高速 信号的调试分析的效率，使用起来更加方便。配合力科最新Zi系列的示波器（模拟带宽高达30GHz），可以实现当前流行的10G信号的信道仿真、均衡仿 真、以及全面的测量与分析。

参考文献

1. 高速串行设计的强大工具-Eye Doctor II，张昌骏，LeCroy Corporation