中心議題：

• 高速連接器和背板方案
• 測試案例分析
• 測試係統配置

隨著數字電路工作速度的提高，PCB
、連接器、背板上信號的傳輸速率也越來越高

，如HDMI 1.3的信號速率達到3.4Gb/s，USB3.0的信號速率已經達到5Gb/s，PCI-E Gen3的信號速率更是高達8Gb/s
，SATA下一代的信號速率將達到12Gb/s。

在較低數據速率時
，驅動器和接收機一般是導致信號完整性問題的主要因素。以往人們通常把印刷電路板、連接器
、電纜和過孔當成是簡單的部件，稍加考慮或者無需考慮其他因素就可以很容易地把它們組成一個係統。現在，從邏輯電平0 到邏輯電平1 的數據上升時間已不足100 ps
，rucigaosudexinhaozaichuanshuxianlushangchuanshushihuixingchengweibochuanshuxianxiaoying

，zhexiechuanshuxianxiaoyingduiyuxinhaodeyingxianghuigengjiafuza。henduoxitongneidewulicengyouxuduoxianxingwuyuanyuanjian

，tamenhuiyinzukangbulianxuerchanshengfanshe，huozheduiyubutongpinlvchengfenyoubutongdeshuaijian，yincizuoweihuliandewulicengtexingjianyanzhengbianderiyiguanjian。

一般用時域分析來描述這些物理層結構的特征，為了獲得一個完整的時域信息，必須要測試反射和傳輸（TDR和TDT）中的階躍和脈衝響應。隨著信號頻率的提高

，還必須在所有可能的工作模式下進行頻域分析，以全麵描述物理層結構的特征。S參數模型說明了這些數字電路所展示出的模擬特點，如不連續點反射
、頻率相關損耗、串擾和EMI等。 
 
全麵的特性檢定包括前項和後向傳輸和反射、所有可能的工作模式以及頻域和時域。

傳統PCB板(ban)的(de)阻(zu)抗(kang)測(ce)試(shi)方(fang)法(fa)不(bu)能(neng)完(wan)全(quan)描(miao)述(shu)信(xin)號(hao)經(jing)過(guo)傳(chuan)輸(shu)線(xian)路(lu)後(hou)的(de)行(xing)為(wei)特(te)點(dian)
，因(yin)此(ci)對(dui)於(yu)這(zhe)些(xie)高(gao)速(su)傳(chuan)輸(shu)線(xian)和(he)連(lian)接(jie)器(qi)的(de)分(fen)析(xi)也(ye)要(yao)把(ba)時(shi)域(yu)和(he)頻(pin)域(yu)結(jie)合(he)起(qi)來(lai)，采(cai)用(yong)更(geng)高(gao)級(ji)的(de)分(fen)析(xi)方(fang)法(fa)，其(qi)中(zhong)一(yi)種(zhong)很(hen)有(you)效(xiao)的(de)工(gong)具(ju)就(jiu)是(shi)物(wu)理(li)層(ceng)測(ce)試(shi)係(xi)統(tong)(PLTS)。

物理層測試係統（PLTS）適合用於高速連接器
、背板、PCB或電纜的信號完整性分析。PLTS 軟件引導用戶完成硬件設置

、校準和數據采集。時域反射計（TDR）和矢量網絡分析儀（VNA）都可作為測量引擎
，它們各自的校準向導將允許采用先進的校準技術，可去除不需要的測試夾具效應，比如電纜損耗、連接器不連續性和印製電路板材料的介電損耗等。用PLTS器件數據庫通過許多有用方法觀看器件的性能特性, 可用Novel眼圖綜合引擎完成熟悉的時域分析(TDR 和TDT)。對於高速數字標準，例如HDMI和SATA
，由於高速數據的快上升時間沿會在背板通道內產生微波傳輸線效應
，所以現在頻域分析已處於主導地位,因此我們經常需要測試輸入差分插入損耗(SDD21)。PLTS提供的虛擬位圖發生器允許把用戶定義的二進製序列或標準PRBS與測量數據相卷積而得到眼圖。此外
，PLTS 還使用專利變換算法得到頻域和時域數據，正向和反向信號流
，以及所有可能工作模式(單端
、差分和模式轉換)中的傳輸和反射項。
 
PLTS軟件采用專門設計的用戶界麵，使得設置

、校準和測量變得非常直觀，盡量避免了人為差錯。向導程序會引導用戶完成所有要求的步驟，它還會提示用戶連接被測器件
、啟動測量。設置和校準在基於TDR的測試係統與基於VNA的測試係統間略有差異
，但是PLTS軟件都提供了直觀的向導程序，可以協助用戶逐步完成操作過程。

測試案例分析

確定了背板通道上的各元件後
，就可製作和評估原型。連接器作為背板測試的載體
，用PLTS 係統測量3種不同長度走線的差分插入損耗(SDD21)。現在，多數數字標準都把該SDD 21 作為性能的參照指數，可把該參數看成是差分信號沿背板通道傳播時的頻率響應。衰減量vs.頻率是判斷性能優劣的好方法。實際上，通道越短，作為頻率函數的衰減就越小。

延誤高速、高密度PCB板設計上市時間的最大挑戰之一是通道間存在串擾(在一個差分通道對與相鄰的差分對之間)。當然
，差分對內的串擾是非常必要的
，我們稱之為耦合
，這種強耦合提供高共模抑製比(CMRR)，但差分對之間的任何模式轉換都將產生串擾。這裏示出的是帶有兩塊子卡的XAUI 背板，典型數據傳輸率為3.125 Gb/s。該高速差分通道的設計目標是最小化整個通道長度上相鄰差分電路板走線間的串擾。從差模到共模的任何模式轉換都將產生EMI，bingbachuanraozhuruqitatongdaoershixingnengxiajiang。duiyubeibanshejilaishuo
，youyongdetiaoshigongjujiangjingquedizhaochutongdaoneifashengmoshizhuanhuandejutiweizhi。chamozhigongmozhuanhuandeshiyufanshecanshu(TCD11) 與通道的差分阻抗輪廓(TDD11)在時間上是對準的。把標記放在TCD11的最大幅度峰值上。這是通道內產生模式轉換的地方，也是最大的串擾源。我們能把TDD11與TCD11在時間上對準

，從而在空間上共同定位TDD11上有問題的地方。為把結構與通道相關聯，我們把差分阻抗輪廓作為參照。已知 TDD11上有兩個電容性的不連續
，分別是子板的過孔和母板的過孔。由於標記是落在TDD11的de第di二er個ge不bu連lian續xu處chu，因yin此ci知zhi道dao母mu板ban的de過guo孔kong是shi造zao成cheng相xiang鄰lin通tong道dao內nei串chuan擾rao的de最zui大da禍huo首shou。應ying重zhong新xin為wei母mu板ban的de過guo孔kong選xuan路lu
，以yi減jian小xiao串chuan擾rao的de產chan生sheng。這zhe項xiang測ce量liang和he分fen析xi可ke全quan部bu在zaiPLTS工具環境中完成。

在表征用於特定數字協議的器件時，眼圖分析是非常有用的。例如我們知道ATCA 背板能在 10Gb/s 時很好的工作，如果眼圖能很好張開，並且數據躍變沒有侵入標準模板，我們就能說已符合標準要求。這種卷積運算可用於標準 PRBS 碼型

， PLTS 允許使用的標準 PRBS碼型可達到2E15-1 的長度。這種建立眼圖的方法與使用帶標準模板的碼型發生器和采樣示波器的標準符合性測試的標準方法相當一致。
 
當用戶懷疑連接器有問題時可以用PLTS的時域選通技術進行仿真驗證。
 
PLTS係統可以基於頻域和時域的測量結果提取出線路的RLCG(電阻
、電感
、電容、電導)模型，RLCG 模型采用等效電路的方法描述無源傳輸線的電特性，能產生基於測量的耦合傳輸線的精確模型。PLTS 能將RLCG輸出到建模與仿真軟件如Agilent 的ADS, Synopsis的 HSPICE等進行傳輸線和係統仿真,通過仿真可以分析線路故障原因和指導設計。

測試係統配置

在PLTS中

，使用基於TDR的測試係統和基於VNA的測試係統都可以提供比較完整的信息

，那麼應該選擇哪個係統呢？

許多信號完整性（SI）實(shi)驗(yan)室(shi)都(dou)同(tong)時(shi)采(cai)用(yong)了(le)這(zhe)兩(liang)種(zhong)係(xi)統(tong)。這(zhe)兩(liang)種(zhong)係(xi)統(tong)各(ge)有(you)優(you)勢(shi)，在(zai)某(mou)些(xie)要(yao)求(qiu)得(de)到(dao)最(zui)大(da)限(xian)度(du)的(de)多(duo)功(gong)能(neng)性(xing)場(chang)合(he)，這(zhe)兩(liang)套(tao)係(xi)統(tong)都(dou)可(ke)以(yi)適(shi)當(dang)地(di)加(jia)以(yi)使(shi)用(yong)。對(dui)於(yu)需(xu)要(yao)快(kuai)速(su)建(jian)立(li)一(yi)階(jie)模(mo)型(xing)
、而且希望測試設備容易使用和熟悉的工程師來說，基於TDR的測試係統可能是最佳選擇。而基於矢量網絡分析儀（VNA）的測試係統大大提高了帶寬、幅度和相位精度、相位穩定性、動態範圍（信噪比）和(he)先(xian)進(jin)的(de)校(xiao)準(zhun)技(ji)術(shu)。在(zai)很(hen)多(duo)情(qing)況(kuang)下(xia)高(gao)動(dong)態(tai)範(fan)圍(wei)是(shi)非(fei)常(chang)重(zhong)要(yao)的(de)，使(shi)用(yong)大(da)的(de)動(dong)態(tai)範(fan)圍(wei)就(jiu)有(you)可(ke)能(neng)把(ba)非(fei)常(chang)低(di)的(de)信(xin)號(hao)串(chuan)擾(rao)測(ce)試(shi)出(chu)來(lai)，對(dui)於(yu)差(cha)分(fen)器(qi)件(jian)來(lai)說(shuo)高(gao)的(de)動(dong)態(tai)範(fan)圍(wei)可(ke)以(yi)識(shi)別(bie)非(fei)常(chang)小(xiao)的(de)模(mo)式(shi)轉(zhuan)換(huan)
，如(ru)由(you)於(yu)差(cha)分(fen)器(qi)件(jian)設(she)計(ji)不(bu)對(dui)稱(cheng)造(zao)成(cheng)差(cha)分(fen)信(xin)號(hao)轉(zhuan)換(huan)成(cheng)共(gong)模(mo)幹(gan)擾(rao)。由(you)於(yu)VNAkeyizhijiejinxingxianluhuodianlandepinyushuaijianquxiandeceliang，suoyidangfeichangguanzhuceliangjieguodejingduhekezhongfuxing，huozhexiwangzhijieceliangpinyucanshushi
，zuihaoxuanzeVNA。