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信號完整性是指信號在信號線上的傳輸質(zhì)量,是信號在電路中能以正確的時(shí)序和電壓作出響應(yīng)的能力。在實(shí)際的電路工作時(shí),由于多種因素往往會造成信號傳輸質(zhì)量下降,對設(shè)備正常工作造成影響。因此在電路設(shè)計(jì)時(shí),必須考慮在需要的時(shí)候,信號能達(dá)到所必需的電壓電平數(shù)值,即信號具有良好的信號完整性。
在高速電路設(shè)計(jì)中,定位信號完整性問題的傳統(tǒng)方法是采用硬件觸發(fā)來隔離事件,或利用深度采集存儲技術(shù)捕獲事件,然后再尋找問題。隨著高性能電路系統(tǒng)的速度和復(fù)雜程度的不斷提高,用示波器定位信號完整性問題的局限性也在逐步凸顯。
隨著一種全新事件定位技術(shù)的出現(xiàn),這種局面將會有很大的改觀。終,這種功能強(qiáng)大的事件定位系統(tǒng)將有效地幫助設(shè)計(jì)工程師快速而輕松地找出信號完整性問題。
傳統(tǒng)的信號完整性問題定位方法
傳統(tǒng)的硬件觸發(fā)/深度采集存儲方法在定位信號完整性問題方面有兩大優(yōu)勢。
首先,利用硬件觸發(fā)鎖定某個(gè)相關(guān)事件時(shí)不存在死區(qū)時(shí)間。硬件觸發(fā)系統(tǒng)會使示波器采集系統(tǒng)一直不停地運(yùn)行,直到找到目標(biāo)事件為止。一旦目標(biāo)事件被鎖定,硬件觸發(fā)電路將會觸發(fā),完成示波器的數(shù)據(jù)采集工作,同時(shí)在屏幕的中心顯示這個(gè)事件。這種方法確實(shí)非常方便。
其次,采用深度采集存儲技術(shù),用戶無需知道目標(biāo)系統(tǒng)所面臨的信號完整性問題的種類,只需將示波器設(shè)為大存儲模式,并將觸發(fā)模式設(shè)為邊沿觸發(fā),甚至是自動觸發(fā),然后讓示波器開始運(yùn)行即可。示波器將會捕獲一段相對長的有關(guān)目標(biāo)系統(tǒng)執(zhí)行情況的截屏,然后用戶可以隨時(shí)分析這段數(shù)據(jù),判斷是否存在有問題的事件。這種技術(shù)也被稱之為“廣存廣查(swallow and wallow)”技術(shù)。
這些利用示波器驗(yàn)證設(shè)計(jì)的方法非常有效,并已在電子設(shè)計(jì)工程師社群中深入人心。但是與測試/測量行業(yè)的新興技術(shù)相比,這種方法還存在諸多局限性。
定位信號完整性問題的新方法
定位信號完整性問題的新方法是一種事件識別軟件。事件識別軟件本質(zhì)上來說是一種智能軟件,這種軟件掃描示波器所捕捉的波形,找出各種信號完整性問題或者信號有問題的事件。該方法不具備硬件觸發(fā)方法的“無死區(qū)時(shí)間”特性,這是因?yàn)樵趯σ郧安蹲降臄?shù)據(jù)進(jìn)行后處理時(shí)本來就有“死區(qū)時(shí)間”,它也沒有深度采集存儲技術(shù)能提供的“廣存廣查”能力。但事件識別軟件具有如下的一些獨(dú)特優(yōu)點(diǎn),這些優(yōu)點(diǎn)正在吸引越來越多的示波器用戶。
1.同時(shí)監(jiān)控多個(gè)事件:硬件觸發(fā)方法只能識別一個(gè)有問題的事件,硬件觸發(fā)電路被設(shè)置成在特定事件發(fā)生時(shí)觸發(fā),從根本上杜絕了同時(shí)監(jiān)控多個(gè)事件的可能性。而事件識別軟件不受這種限制的影響,該軟件可以通過編程設(shè)定為同時(shí)掃描任意一個(gè)通道或多個(gè)通道上的5個(gè)事件。這可極大地縮短用于逐步縮小信號完整性問題潛在原因的范圍、隔離錯(cuò)綜復(fù)雜的相關(guān)事件所用的時(shí)間。
2.找出同一事件多次出現(xiàn)的情況:硬件觸發(fā)電路每次捕捉只能識別一個(gè)事件的單次出現(xiàn)。實(shí)際上在這個(gè)事件被硬件隔離之前或之后,該事件還會重復(fù)多次出現(xiàn),但是硬件觸發(fā)方法無法發(fā)現(xiàn)這些重復(fù)出現(xiàn)的事件。事件識別軟件就可以做到這一點(diǎn),它可以找出波形存儲器所捕捉的事件的所有出現(xiàn)次數(shù)。因此,設(shè)計(jì)工程師不但能發(fā)現(xiàn)一次故障,還能發(fā)現(xiàn)二次、三次故障等。
3.事件導(dǎo)航:一旦用戶通過深度存儲捕獲了很長的波形,接下來就是極其枯燥而且極易出錯(cuò)的手動工作,即回放這些波形,檢查波形的每一段,并找出潛在的信號完整性問題。深度采集存儲技術(shù)可以采集10,000個(gè)屏幕的信息。手動審查所有這些信息是不切實(shí)際的。將這些示波器數(shù)據(jù)傳到一個(gè)控制器上,編寫定制的軟件來分析這些數(shù)據(jù)也是不現(xiàn)實(shí)的,而且非常耗時(shí)。事件識別軟件一旦識別出目標(biāo)事件的所有出現(xiàn)次數(shù),就可以用向DVD播放器一樣直觀的回放控制鍵,在這個(gè)事件的多次出現(xiàn)之間來回切換。圖1為采用Agilent DSO81304B示波器的一個(gè)測試實(shí)例。
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