使用Eye Doctor II工具分析解決測試著色難題
在信號完整性測試中，由于探測點受限引入的傳輸線延遲，及芯片的寄生參數(shù)，會導(dǎo)致測試波形在邊沿上有臺階或回溝。這種因測試引入的這種差異叫做測試著色，測試著色引入的信號質(zhì)量問題一般不用解決，但如何分辨測試著色是一個難題。
LeCroy公司高級信號完整性分析軟件包Eye Doctor II提供的VP@RCVR（接收端虛擬探測）功能可以非常方便地利用大家所熟悉的端接模型對這種測試難題進(jìn)行分析，能夠簡單快速的分辨測試著色問題，提高硬件調(diào)試效率。
測試著色案例
如下波形可以看到該時鐘信號邊沿出現(xiàn)回溝，這種現(xiàn)象隨著信號速率變高而越來越普遍，如何分析這種現(xiàn)象？我們可以通過仿真驅(qū)動芯片模型和電路拓?fù)?，檢查PCB中參考平面的完整性、信號走線的間距來排除設(shè)計問題。如何進(jìn)一步驗證分析是否是測試著色引入的？是否真正滿足芯片的指標(biāo)要求？
下面以該問題作為案例介紹分析過程。
反射的基本原理分析
單端的時鐘信號以及邊緣敏感信號，常用源端串阻來吸收反射。這種拓?fù)湓O(shè)計理想狀況下，源端反射系數(shù)為0，負(fù)載端的反射系數(shù)為1。
驅(qū)動信號的快慢t_rise對V_pkg和V_die的影響：
根據(jù)傳輸線的反射原理，當(dāng)信號上升時間大于兩倍傳輸線延遲時，則在信號躍遷完成之前，信號探測點處會先完成發(fā)射疊加。因此當(dāng)上升時間小于兩倍的傳輸線時延（TD）時，上升時間將對波形產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。
C_die的大小對V_pkg和V_die的影響：
而在實際系統(tǒng)中，幾乎沒有負(fù)載為純電阻的情況，比如：CMOS門電路的輸入大多是呈容性的，而封裝的焊接線和框架則是感性的。當(dāng)傳輸線端接為容性負(fù)載時，驅(qū)動器和負(fù)載處的波形將與典型的傳輸線相應(yīng)波形完全不同。本質(zhì)上，電容是一種與時間有關(guān)的負(fù)載，當(dāng)信號剛到達(dá)電容時，電容可看作短路負(fù)載，對應(yīng)的反射系數(shù)為-1；電容充滿電后，可看作開路負(fù)載，對應(yīng)的反射系數(shù)為1。
L_pkg的大小對V_pkg和V_die的影響：
當(dāng)傳輸線上的電氣通路中出現(xiàn)串聯(lián)電感時，該電感同樣是與時間有關(guān)的負(fù)載。當(dāng)電路中剛加上一個階躍電壓時，電感幾乎沒有電流流過，這會反射系數(shù)為1。電感的大小決定反射系數(shù)1能保持多長時間，如果電感足夠大，信號幅度將會倍增。此后電感釋放能量，其放電速度取決于LR電路的時間常數(shù)t=L/Z0(Z0為傳輸線阻抗)。
實踐情況
對反射進(jìn)行補(bǔ)償?shù)墓ぞ?/p>
在實際測試中遇到此類問題，需要對反射進(jìn)行補(bǔ)償，我們可以使用去嵌/仿真工具，但是這些工具通常都需要DUT的S參數(shù)。LeCroy公司高級信號完整性分析軟件包Eye Doctor II提供的VP@RCVR（接收端虛擬探測）功能可以非常方便地利用大家所熟悉的端接模型對這種反射進(jìn)行補(bǔ)償。
該軟件有兩個模式：“simulation”和“termination”。在“termination”模式下仿真端接點的信號波形以補(bǔ)償基于不理想的接收端接電路帶來的反射。“simulation”模式可用于驗證“termination”模式的仿真效果。
基于LeCroy示波器的信號仿真工具JitterSim
為了配置端接模型并進(jìn)行仿真驗證，LeCroy的高級串行分析軟件包SDA II提供的JitterSim工具可以非常方便地仿真發(fā)射機(jī)信號。在本例中，JitterSim產(chǎn)生一個41.2MHz的時鐘信號，上升時間為500pS，由圖7中F1(Z1)所示：
驗證端接模型：
為了驗證補(bǔ)償?shù)亩私幽Ｐ?，我們可以使用VP@rcvr的“Simulation”模式和JitterSim產(chǎn)生的理想的發(fā)射端信號。在這個應(yīng)用中，F(xiàn)2被設(shè)置為VP@rcvr中圖7所示的“Simulated”模式。
信號為源端端接匹配電路，其負(fù)載電阻為5 Mohm的系統(tǒng)（負(fù)載電阻的阻值可以從芯片的IBIS模型中獲?。?，Td設(shè)置為300ps, F2波形是基于端接模型的探測點的仿真結(jié)果波形。如果 F2 和實際測量到的信號形狀非常一致，表示端接模型適合于補(bǔ)償實際的端接。在本例中，利用電容 C=5pF、電感L=1nH，F(xiàn)2 和圖 8 中的 M1（Z3）波形非常一致（M1為實際測量的信號波形）。
補(bǔ)償反射
現(xiàn)在，端接模型可以用于VP@rcvr中的“Termination”模式的反射補(bǔ)償了。將 F2 的源由F1改為 M1。將VP@rcvr的“Simulation”模式改為“Termination”。
此時，F(xiàn)2 表示的就是虛擬探測的端接點的信號，即在芯片die上的波形，見圖9右下角波形。從波形上看回勾已消失，信號幅度、頻率、占空比和邊沿上升下降時間均滿足芯片的指標(biāo)要求，我們可以認(rèn)為圖1所示波形的回溝是由于測試著色引入的，經(jīng)虛擬探測得到的芯片die上波形滿足芯片指標(biāo)要求，因此不需要修改設(shè)計。
結(jié)論
VPrcvr, Virtual Probe Receiver 是LeCroy高級信號完整性分析軟件包 Eye Doctor II中的一種數(shù)學(xué)運(yùn)算功能，能夠補(bǔ)償因為探測點不合理及芯片寄生參數(shù)造成的反射問題。在分析解決測試著色問題時可以發(fā)揮很大作用。
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