智能化多端口矩阵测试信号完整性测试系列

ADC、示波器前端架构及使用的探头决定了示波器硬件能够支持将垂直量程设置降到多低。所有示波器的垂直刻度设置都有一个极限点，超过这个点，硬件不再起作用，这时，即使用户继续使用旋钮将垂直刻度设置变得更低，也不会改进分辨率，因为这时用的是软件放大功能。示波器厂商通常将这个点作为转折点，在此之后，即使将示波器的垂直刻度设置得更小，也只能在显示效果上放大信号，但无法像用户期待的那样提高分辨率，因为这时示波器是用软件放波形。传统示波器在垂直量程设置降至10mV/格以下，就会启用软件放大功能。另外，部分厂商的示波器会在较小的垂直刻度设置(通常是10mV/格以下)时，自动将示波器带宽限制为远低于标称带宽的一个值。因为这些示波器的前端噪声过于明显，几乎不可能在全带宽上查看小信号。信号完整性测试设计重要性；智能化多端口矩阵测试信号完整性测试系列

9英寸长迹线的ADS模型，模仿了与相邻被动线的耦合，模型带宽为~8GHz。所示为ADS中使用MIL结构的两条耦合传输线的简单模型。所有物理和材料属性均进行了参数配置，以便在以后进行更改。我们假设两条均匀等宽线的简单模型，有间距、长度、电介质的厚度、介电常数和耗散因素。我们使用千分尺从结构上测得的各种几何条件，并使用从均匀传输线测得的相同的介电常数和耗散因素。ADS中的集成2D场解算器会自动用这些几何值计算传输线的复合阻抗和传输特性，并模拟频域插入损耗和回波损耗性能，与实际测量中的配置完全一样。我们将TDR中测得的插入损耗数据以Touchstone格式带入ADS，然后将测得的响应与模拟响应进行比较。图34所示为插入损失的幅度（单位为分贝）和插入损失的相位。红色圆圈是测得的数据，与TDR仪器屏幕的显示相同。蓝线是基于这个简单模型的模拟响应，没有参数拟合。智能化多端口矩阵测试信号完整性测试系列信号完整性测试所需工具说明；

示波器的频率响应不平坦会导致显示出的信号失真。您在选购示波器时，可以向厂商索取频率响应数据。厂商一般不会在示波器技术资料中附带频率响应图，但通常可以根据您的要求来提供。为了方便起见，下面为您展示了各型号InfiniiumS系列示波器的频率响应图。图中设置如下:20GSa/s比较大采样率；100mV/格de垂直标度；信号幅度占据屏幕7.2格。示波器的整体频率响应受两个因素约束，一个是示波器自身的频率响应，另一个是所用探头或电缆的频率响应。如果您使用的是一根1.5GHz带宽的BNC电缆，那么系统的整体带宽瓶颈就是这根BNC电缆，而不是示波器。探头和与探头相连的附件也是如此。由于探头和电缆本身也具有频率响应，所以您需要设法保证探头、附件以及电缆不会给示波器系统带来限制，以便使用示波器进行精确测量。500MHzDSOS054A示波器的幅度响应

根据经验，如果比特率为BR，信号带宽为BW，那么比较高正弦波频率分量大约为BW=0.5xBR，或BR=2xBW。BW由能通过互连传送的比较高频率信号决定，并且其衰减仍低于SerDes可以补偿的值。使用低端的SerDes时，可接受的插入损耗可能为-10分贝，我们能从图30的屏幕上读取的8英寸长微带线的带宽约为12GHz。这样操作就能在远高于20Gbps的比特率进行。但是，这只能用于8英寸长的宽幅导体。在较长的背板或母板上，有连接器、子卡和过孔，传输特性不会如此清晰。

带两个子卡的母板上24英寸互连的插入损耗和回波损耗。所示为一个典型的母板上24英寸长带状线互连的TDR/TDT响应。此例中，SMA加载将TDR电缆与小卡连接，穿过连接器、过孔场，返回穿过连接器，然后进入TDR的第二通道。绿线是作为S21显示的插入损耗。对于这种互连而言，-10分贝的插入损耗带宽为2.7GHz，比较大传输比特率约为5Gbps，使用低端SerDes驱动器和接收机。 信号完整性基本定义是指一个信号在电路中产生相应的能力。

一致性达到了惊人的约8GHz。这表明，没有出现任何异常情况。没有出现任何超出两条耦合有损线正常行为的情况。在此例中，未被驱动的第二条线端接了50欧姆电阻，而模型的设置也与之匹配。我们看到，当一条单线用在一对线当中时，插入损耗上会出现反常的波谷，而当这条单线被隔离时，波谷并不会出现。通过场解算器我们证实了这一点，是相邻线的接近在某种程度上导致了波谷的产生。引起这种灾难性的行为效果并不反常，只是很微妙。我们可能花上几个星期的时间在新的板子上陆续测试一个个效果，试图找出影响此行为的原因。例如，我们可以改变耦合长度、线宽、间距、电介质厚度，甚至是介电常数和耗散因数，来探寻是什么影响了谐振频率。我们也可以使用如ADS这样的仿真工具进行同样的虚拟实验。只有当我们相信工具能准确地预测这种行为时，我们才可以用它来探索设计空间。常见的信号完整性测试常用的三种测试；智能化多端口矩阵测试信号完整性测试系列

什么是信号完整性测试?智能化多端口矩阵测试信号完整性测试系列

校正滤波器有些示波器的频率响应完全是由其模拟前端滤波器决定的；另一些示波器的频响则是由模拟前端和实时校正滤波器共同决定。实时校正滤波器通常是用硬件DSP实现的，并且会针对不同示波器家族略有调整，目的是保证幅度和相位响应是平坦的。由于不存在完美的模拟前端滤波器，所以将实时校正滤波器与模拟前端滤波器的组合使用，示波器的幅度和频率相位响应更加平坦。在业内，较高质量的示波器一定会使用校正滤波器配合模拟前端滤波器，以保证频响的平坦度。频率响应的形状通常借助其滚降特征来体现。砖墙式频响受青睐，这是因为该频响对带外噪声抑制力强。需要注意一种极端情况，即被测信号的边沿速度很快，超过了示波器带宽的测量能力时，砖墙式频响测得的波形有可能伴有轻微的欠冲和过冲现象。使用高斯频响的示波器来测量，显示的振铃会小很多，但缺点是带外噪声较大。智能化多端口矩阵测试信号完整性测试系列