圖1 Ethernet接口指標測試連接框圖

2 測試中出現的問題
本次測試將主要驗證產品上4個以太網100Base-TX接口的技術指標。對於其中比較直觀的100Base-TX物理層的眼圖模板，《ANSI+X3_263-1995》標準中有著明確的眼圖模板定義見圖2。

圖2 100Base-TX 眼圖模板

關於100Base-TX接口技術指標的測試方法，《IEEE Std 802.3-2000》標準中也有詳細的說明， 工程師按照誘導發包的測試方法進行了網口眼圖的測試

，測試過程中發現測試網口出現了信號波形碰觸模板的問題，波形見圖3：

圖3 以太網口測試眼圖_FAIL

3 問題分析解決
congyantuchubufenxilaikan
，fasongxinhaodefuduyinggaishimanzuyaoqiude。danshikeyimingxiandefaxianxinhaobianyanhaishibijiaohuan
，erqiecongdangeboxinglaikanbianyanyoubudantiaodewenti。fangandeyuanchangshiyijiatongxunyeneizhuanzhuyuIPkuandaijiejuefangandeguojixingdagongsi
，qiyitaiwangmokuaibufenyinggaijingguoxiangxiyanzhengguo。zuidadekenengshiercikaifaguochengzhongbanjixitongshejishideyixieguanjianjishucanshudepeihewenti。gongchengshizaijinxinglexinhaofuduyijishangshengxiajiangshijiandengxijiezhibiaodeceshizhihouzhengminglezhiqiandepanduan，xinhaodefudushimanzuyaoqiude，danxinhaodeshangshengxiajiangshijianyuqitadefanganxiangbiqueshidale（此方案的信號上升下降時間在4.3nS~4.6nS區間
，雖然滿足標準中要求的3~5nS。但根據係統容差設計原則，芯片設計人員通常會將Slew Rate調整在4nS左右，確保上下區間調整地最大容限。）。如(ru)何(he)改(gai)進(jin)需(xu)要(yao)信(xin)號(hao)的(de)發(fa)送(song)接(jie)收(shou)回(hui)路(lu)進(jin)行(xing)一(yi)個(ge)係(xi)統(tong)的(de)分(fen)析(xi)了(le)。通(tong)過(guo)對(dui)網(wang)口(kou)技(ji)術(shu)指(zhi)標(biao)的(de)量(liang)測(ce)分(fen)析(xi)
，目(mu)前(qian)最(zui)主(zhu)要(yao)的(de)問(wen)題(ti)在(zai)於(yu)信(xin)號(hao)的(de)邊(bian)沿(yan)比(bi)較(jiao)緩(huan)
，並(bing)且(qie)存(cun)在(zai)不(bu)單(dan)調(tiao)的(de)問(wen)題(ti)，最(zui)可(ke)能(neng)的(de)原(yuan)因(yin)是(shi)傳(chuan)輸(shu)回(hui)路(lu)容(rong)性(xing)負(fu)載(zai)過(guo)大(da)以(yi)及(ji)驅(qu)動(dong)不(bu)足(zu)。可(ke)以(yi)從(cong)這(zhe)兩(liang)個(ge)方(fang)麵(mian)入(ru)手(shou)解(jie)決(jue)。

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1）信號差分線對及阻抗匹配

，網口的差分走線的阻抗控製和耦合處理我司在Layout這一塊的應該已經很成熟了，而且此款方案采用芯片內部匹配網絡，沒有外部匹配元件。所以暫不進行這一塊的分析。

2）傳輸變壓器，工程師將一款測試通過的產品的Transformer與當前單板的Transformer進行互換後測試結果一致，眼圖測試依然不通過。（請注意這裏並沒有對變壓器進行變比以及差損，回損等技術指標的測試）

3）收發器驅動偏置電阻，也就是我們經常會看到的RDAC,也有叫RSET或(huo)其(qi)他(ta)的(de)。這(zhe)是(shi)原(yuan)廠(chang)為(wei)開(kai)發(fa)人(ren)員(yuan)提(ti)供(gong)的(de)設(she)定(ding)收(shou)發(fa)器(qi)驅(qu)動(dong)電(dian)流(liu)大(da)小(xiao)的(de)硬(ying)配(pei)置(zhi)節(jie)點(dian)
，可(ke)以(yi)根(gen)據(ju)實(shi)際(ji)的(de)單(dan)板(ban)設(she)計(ji)和(he)元(yuan)件(jian)參(can)數(shu)進(jin)行(xing)調(tiao)整(zheng)以(yi)實(shi)現(xian)對(dui)於(yu)標(biao)準(zhun)的(de)擬(ni)合(he)。這(zhe)是(shi)對(dui)信(xin)號(hao)波(bo)形(xing)影(ying)響(xiang)最(zui)大(da)的(de)部(bu)分(fen)，在(zai)不(bu)對(dui)設(she)計(ji)進(jin)行(xing)大(da)的(de)變(bian)動(dong)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)，通(tong)過(guo)調(tiao)整(zheng)驅(qu)動(dong)電(dian)流(liu)的(de)大(da)小(xiao)可(ke)以(yi)用(yong)最(zui)小(xiao)的(de)變(bian)動(dong)來(lai)實(shi)現(xian)我(wo)們(men)對(dui)於(yu)信(xin)號(hao)波(bo)形(xing)的(de)調(tiao)整(zheng)。在(zai)查(zha)看(kan)產(chan)品(pin)PCB的同時我們還發現了另一個問題，RDAC電阻並沒有放置在輸入PIN附近，而是放到了遠端的USB部分，之間的走線長達4000MIL。從事過PHY設計的工程師都知道，對於驅動偏置電阻的處理，應該最大限度的接近輸入PIN，並保證地的幹淨
，原廠的Layout Guide 也會進行重點說明。這也許不是造成輸出信號邊沿過緩的直接原因
，但肯定會影響到信號波形的穩定性和單調性。是需要慎重處理的。

圖4 RDAC走線連接圖

收發器驅動偏置機理分析：
係統設計人員都知道
，以太網收發器的輸出采用的是差分電流驅動
，從收發器驅動偏置原理框圖，見圖5，可以進一步展開分析，收發器驅動電流可以通過帶隙電壓源與外部設定基準的比較來設定。收發器驅動電流（I_driver） 是從內部帶隙和外部基準鏡像過來。U1/Q3/RDAC/Bandgap組成了一個簡單的比較控製環路實現基準單位電流的設定，例如帶隙基準電壓設定為Vbg=1.24V，RDAC取值為1.24K。這時通過比較器U1以及MOS管Q3反饋環路是確保穩定1mA（I_bias）的基準電流。而Q1/Q2/Current _Source組成了比例鏡像電流源。可以通過設計保證I_driver=N*I_bias，N是設定的比例鏡像因子。我們假定為20
，通過公式可以計算I_driver=20*I_bias=20mA，這就是我們差分驅動的輸出電流了。介紹到這裏
，大家都應該清楚了

，我們可以通過調整RDAC的電阻大小實現基準單位電流的設定
，進而達到調整差分驅動電流的目的。例如我們將RDAC調整為1K
，則基準單位電流則變為I_Bias=1.24mA,同步的I_driver變為20*1.24mA=24.8mA,輸出信號電平的幅度也會增大。實際的調測結果也是這樣，可以解決信號邊沿碰觸模板的問題。

圖5 收發器驅動偏置原理框圖

經過研發與測試工程師的討論

，在目前不改動係統設計的前提下，采用微調RDAC電阻的方法來增大信號輸出電平幅度以解決信號眼圖的問題。經過調整後，眼圖測試通過，波形見圖6。

圖6 以太網口測試眼圖_PASS

三 測試總結
（1） 作zuo為wei係xi統tong設she計ji人ren員yuan
，對dui子zi係xi統tong功gong能neng的de了le解jie以yi及ji信xin號hao回hui路lu模mo型xing的de理li解jie是shi我wo們men進jin行xing係xi統tong定ding性xing分fen析xi的de根gen本ben
，而er對dui於yu內nei部bu電dian路lu的de深shen入ru研yan究jiu是shi我wo們men進jin行xing係xi統tong指zhi標biao設she計ji量liang化hua的de基ji礎chu。這zhe對dui於yu我wo們men的de工gong程cheng師shi提ti出chu了le更geng高gao更geng深shen入ru的de要yao求qiu。

（2） 對於PHY收發器的設計
，其驅動偏置電阻應盡量靠近設定管腳擺放
，避免出現基準不穩定和誤差的出現
以(yi)太(tai)網(wang)電(dian)路(lu)設(she)計(ji)對(dui)於(yu)我(wo)們(men)來(lai)說(shuo)是(shi)比(bi)較(jiao)常(chang)規(gui)和(he)熟(shu)悉(xi)的(de)設(she)計(ji)，但(dan)我(wo)們(men)真(zhen)的(de)理(li)解(jie)和(he)掌(zhang)握(wo)了(le)其(qi)內(nei)部(bu)原(yuan)理(li)以(yi)及(ji)架(jia)構(gou)嗎(ma)。想(xiang)要(yao)更(geng)深(shen)入(ru)，將(jiang)會(hui)遇(yu)到(dao)更(geng)多(duo)的(de)挑(tiao)戰(zhan)
，希(xi)望(wang)本(ben)文(wen)可(ke)以(yi)給(gei)到(dao)我(wo)們(men)的(de)係(xi)統(tong)設(she)計(ji)人(ren)員(yuan)一(yi)些(xie)啟(qi)發(fa)。

[參考文獻]
1：以太網收發器工作原理及其信號質量測試,ShenZhen GongJin Electronic Co.
2：Ethernet solution-QualiPHY ,LeCroy Corporation