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SATA测试——眼图分析,信号完整性测试,硬件测试服务,信号质量测试,硬件维修,硬件整改,硬件组装测试

阅读人数:1057 发布时间:2019/11/14 15:12:03

 

SATA测试——眼图分析

Misenbo实验室


SATA接口眼图测试

11月10日,***半导体科技(北京)有限公司的工程师们带着新研发的产品来到我们的实验室(Misenbo实验室),进行SATA接口眼图测试。整个测试过程非常顺利。下面分享几张测试过程图。




很多工程师都知道高速信号需要测量眼图。

那眼图代表着什么? 

该如何分析眼图的好与坏?

以及从眼图各种形状上,我们能知道哪些信息呢?

请接着往下看

眼图代表着什么


首先让我们先了解关于眼图的基本知识:

为什么要关注眼图?

数字信号的眼图中包含了丰富的信息,可以体现数字信号的整体特征,能够很好地评估数字信号的质量,因而眼图的分析是数字系统信号完整性分析的关键之一。

 

眼图实际上就是数字信号的一系列不同二进制码按一定的规律在示波器屏幕上累积后的显示,简单地说,由于示波器具有余辉功能,只要将捕获的所有波形按每三个比特分别地叠加累积,从而就形成了眼图。

 

因而眼图分析是高速互连系统信号完整性分析的核心。反映的是链路上传输的所有数字信号的整体特征。

如何分析眼图的好与坏


在对于一个眼图进行好和坏的评估时,通常都有一些常见的衡量指标,比如眼高,眼宽,抖动,占空比等,如上图。通过对眼睛不同部位的表征,可以快速地判断和定性信号的问题。比如眼图跳变沿交叉点的上下区域可以代表占空比,如果上下区域比例不对称,则代表占空比的结果可能存在问题。有时候为了能简单直观地判断眼图指标是否符合要求,可以将规范定义的要求制作成一个模板,然后通过示波器来调用,便可以直接观察到眼图是否有接触到模板。如果没有接触到则表示眼图的指标符合规范要求,同样如果有接触到模板,也可以根据接触的位置针对性的改善。不需要像传统的测试方法去一一地测量眼图指标了。

通过眼图能知道哪些信息



不同的眼图可以反映不同的信号质量,对于有经验的工程师可以从眼图上发现信号是否存在阻抗不匹配导致的反射,以及某种抖动成分偏大,甚至知道如何来优化眼图质量。总体来说:

· 眼图的张开度与抖动和BER相关联;

· 眼图张开越大,表明对噪声和抖动的容许误差越大;

· 眼图张开越大,表明接收器判断灵敏度越好;

· 眼顶、眼底和转换区域宽表明接收器判断灵敏度降低

“张开”的眼图呢?以下从几个方面考虑:

(1)考虑 PCB 走线长度:短走线并非始终能够满足,短走线意味着低损耗。

(2)考虑 PCB 走线宽度:宽走线可以降低趋肤效应。

(3)减小板材的介电常数:降低介电损耗(Dielectric Loss),但将增加成本。

(4)信号预加重和均衡处理:通过对跳变位预加重(Pre-Emphasis)处理,补偿线路上因信号跳变产生的针对高频分量的损耗。

(5) 阻抗不连续造成的反射,阻抗匹配减少反射和眼图相关的眼图参数有很多,如眼高、眼宽、眼幅度、眼交叉比、“1”电平,“0”电平,消光比,Q因子,平均功率等。

“1”电平和”0”电平表示选取眼图中间的20%UI部分向垂直轴投影做直方图,直方图的中心值分别为“1”电平和“0”电平。眼幅度表示“1”电平减去“0”电平。上下直方图的3sigm之差表示眼高。

眼图既然是实时波形的叠加,对于眼图的分析也应该具有实时性。上图第二张是Keysight实时示波器测出的眼图,在示波器窗口中能看到上半部窗口是实时波形的显示,下半部窗口是实时眼图的显示。这种同步实时性的显示功能可以让工程师更直观地对波形和眼图进行观察,更好地进行分析和调试工作。

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