

示波器研發平臺:為測試而設計、為一致性而設計
研發平臺的概念隨著技術的發展,工程師會最終到達某個時刻,必須改變其固有的思維方式,過去的經驗和規則不足以應付新技米的挑戰,要往前走,有時,您不得不退后一步,從新的角度重新審視設計的全過程。高速數字設計的信號邊沿達亞納秒級后,僅僅考越示波器來測量是不夠的,工程師不僅需要考慮網絡分析儀TDR、誤都儀、脈沖碼型發生器或任意波形發生器,甚至協議分析儀和仿真軟件;但只是簡單的儀器堆疊只是普通的實驗室,高效的實驗室,要讓這些不同領域的儀器之間建立直接或間接的聯系,讓測試理念貫穿始終,測試算法貫穿始終,這就是研發平臺中強調的Design for Test,Design for Compliance,仿真中有測試,測試中有仿真,最終實現仿真和測試的高度擬合。在仿真階段,就可以仿真被測對象,對高速數據接口和總線,用一致性測試軟件來驗證,對所使用的關鍵元器件,可用網絡分析儀或TDR示波器來生成真正的模型,用到仿真軟件中,在將這些元器件安裝到電路板之前,我們先驗證其物理走線路徑的阻抗連續性、串擾等;當元器件安裝到電路上后,用脈沖碼型發生器作為激勵,示波器誤碼儀則用來測試其響應;一旦系統能夠全速運行,則可使用邏輯分析儀對數十或數百個信號執行眼圖測試(眼掃描),也可使用協議訓練器和分析儀,對整個系統給出最壞條件下的壓力測試,增強工程師對產品可靠性的信心。因此,信號完整性不再僅僅是布線時需要考慮的問題,它貫穿于研發過程的每個階段,要避免重新設計,提升設計效率,我們應該有研發測試平臺的概念,而不是僅著眼于某一種或某一臺儀器。下圖,是研發過程中可能用到的各種工具。
仿真中有測試是德科技的高級設計系統(ADS)是一個設計仿真平臺,提供對高速數字設計的各種仿真支持,提供強大的建模能力,也可使用來自測量儀器,如網絡分析儀或TDR,得數據,作為建模依據。針對高速數字電路互聯,它還可仿真差分S參數、眼圖、噪聲、地跳動、過孔電感、耦合效應等。更重要的是,仿真中有測試的概念,我們在仿真中生成各種數據文件,比如DDR4的DQ和DQS信號數據,然后我們調用N8900A示波器離線分析軟件中的DDR4分析工具和一致性測試,得到一份完整的測試報告,該報告和JEDEC規范中的測試項目及其范圍進行對比,給出失敗、通過和警告信息,這樣的測試過程發生在仿真階段,和后來產品完成后,所使用的是德科技示波器軟件是一模一樣的,這就是我們說的一貫性的概念,研發平臺的概念。
測試中有仿真高速數字電路的速度越來越快,導致一些新的技術必須應用到測量儀器中。為了提高高速數字串行總線信號傳輸的有限性,在傳輸端,工程師在發射端使用預加重技術,在接收端使用均衡技術,因此M8000系列誤碼儀就內置了信號預加重和均衡處理的功能,甚至支持PAM-N這樣復雜的信號,而Infinium示波器中則不僅支持均衡處理,還可使用S參數文件,根據被測點波形仿真出其它點的波形,我們通常把這種技術叫做嵌入或去嵌入,網絡分析儀和TDR示波器也支持這種技術。通常對于超過20GHz的場合,我們推薦是德科技35GHz,50GHzTDR示波器,對其它場合,我們推薦ENA-TDR,因為作為網絡分析儀,它不僅防靜電,而且在上電的情況下,可測試被測對象的阻抗及S參數。
一致性和連貫性從仿真到產品最后驗證,是一個漫長的過程,工程師擔心的一個問題是,在不同的階段所使用的測量工具不同,測量算法不同,會導致測量結果失去可比性。而研發平臺概念中,一個重要的理念就是測量軟件、測量算法獨立于測量硬件,讓他們能夠貫穿研發的不同階段。下面是幾個例子:
- 仿真軟件(如ADS)中可調用實時示波器的分析軟件(N8900A),采樣示波器的分析軟件,矢量信號分析軟件(89601)。
- 阻抗測試分析軟件和算法的一致性,在不加電的情況下可以測量,在加電的情況下則只能使用ENA-TDR來完成測量,而是德科技可以保證在不同場景下的測量算法是相同的。