作者丨鼎陽科技 馬烈旭

概述

下一代計(jì)算機(jī)和通信系統(tǒng)將處理每秒幾千兆位的數(shù)據(jù)速率。許多系統(tǒng)將采用超過千兆赫時(shí)鐘頻率的處理器和 SERDES 芯片組。

隨著交換機(jī)、路由器、服務(wù)器刀片和存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)設(shè)備向 800 Gbps、1.6Tbps 數(shù)據(jù)速率發(fā)展，新的令人困擾的輸入/輸出問題也隨之出現(xiàn)，為這些系統(tǒng)選擇芯片到芯片、芯片到模塊和背板技術(shù)的數(shù)字設(shè)計(jì)工程師發(fā)現(xiàn)了以前從未遇到過的信號(hào)完整性挑戰(zhàn)。

傳統(tǒng)的并行總線拓?fù)湟呀?jīng)耗盡了帶寬。隨著并行總線變得越來越寬，PCB 板上布線的復(fù)雜性和成本急劇增加，數(shù)據(jù)和時(shí)鐘線之間不斷增大的偏差在并行總線中越來越難以解決。

解決方案是快速串行通道。較新的串行總線結(jié)構(gòu)已迅速取代了高速數(shù)字系統(tǒng)的并行總線結(jié)構(gòu)，工程師們一直在轉(zhuǎn)向使用多種具有嵌入式時(shí)鐘的千兆位串行互連協(xié)議，以實(shí)現(xiàn)簡單布線和每個(gè)通道更多帶寬的目標(biāo)。

挑戰(zhàn)

新的串行總線需要提高其數(shù)據(jù)速率。隨著數(shù)據(jù)速率通過串行互連增加，數(shù)據(jù)從邏輯電平0轉(zhuǎn)換到1的上升時(shí)間變得更短。這種較短的上升時(shí)間會(huì)在阻抗不連續(xù)處產(chǎn)生更大的反射，并降低通道末端的眼圖。因此，物理層組件（如印刷電路板走線、連接器、電纜和 IC 封裝）不再被忽略。

為了保持整個(gè)通道的信號(hào)完整性，工程師們正在放棄單端電路，轉(zhuǎn)而使用差分電路。差分電路提供良好的共模抑制比 (CMRR)，并有助于屏蔽相鄰的 PCB 走線免受串?dāng)_。設(shè)計(jì)合理的差分傳輸線將最大限度地減少模式轉(zhuǎn)換的不良影響，并提高最大數(shù)據(jù)速率吞吐量。但是差分信號(hào)之間的測試是不太直觀的。

差分傳輸線與高速數(shù)據(jù)的微波效應(yīng)相結(jié)合，使得數(shù)字設(shè)計(jì)工程師需要新的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證工具。通過測量和測量后分析了解信號(hào)傳播的基本特性對(duì)于當(dāng)今尖端的電信和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)而言必不可少。傳統(tǒng)的時(shí)域反射計(jì) (TDR) 仍然是一種非常有用的工具，但很多時(shí)候需要矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀 (VNA) 來全面表征物理層組件。工程師們迫切需要一種測試和測量系統(tǒng)，以便能夠簡單地表征高速數(shù)字互連中出現(xiàn)的復(fù)雜微波行為。

許多高速協(xié)議已采用 SDD21 參數(shù)（輸入差分插入損耗）作為確保通道合規(guī)性的必需測量。此參數(shù)表示差分信號(hào)在通過高速串行通道傳播時(shí)的頻率響應(yīng)。

解決方案

鼎陽科技矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀SNA5000/6000系列配備開關(guān)矩陣SSM5000A系列開關(guān)矩陣，可以實(shí)現(xiàn)最多24端口的擴(kuò)展。

配合TDR選件或TDA選件，能實(shí)現(xiàn)多端口線束、高速PCB時(shí)域反射、特性阻抗、混合模S參數(shù)等多種參數(shù)的高速、精確測量。

圖1 鼎陽矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀SNA6000系列配備開關(guān)矩陣SSM5000A開關(guān)矩陣實(shí)現(xiàn)24端口擴(kuò)展

SSM5000A系列開關(guān)矩陣可以通過USB線纜和網(wǎng)絡(luò)分析儀SNA5000/6000連接，實(shí)現(xiàn)“內(nèi)生”的端口擴(kuò)展，即在SNA5000/6000的主界面上能直接調(diào)出開關(guān)矩陣的端口，例如直接測試S24,23（端口23到24的傳輸）。并且可以使用鼎陽4端口電子校準(zhǔn)件快速校準(zhǔn)（圖2）。

圖2 多端口電子校準(zhǔn)件的校準(zhǔn)向?qū)?

SSM5000A可以把任意兩個(gè)下級(jí)端口和網(wǎng)分的端口連接，即可實(shí)現(xiàn)任意Sxx、Sxy參數(shù)的測量。

鼎陽SNA5000/6000矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀提供TDR和TDA兩種時(shí)域測試選件，TDR增強(qiáng)型時(shí)域反射測量采用向?qū)讲僮?，快速?shí)現(xiàn)傳輸線特性阻抗測量（圖3），內(nèi)嵌方便的Deskew功能，快速消除夾具、探頭等影響。

在TDT（時(shí)域傳輸測試）模式下，可以生成“理想”高速數(shù)字信號(hào)經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)之后的眼圖（圖3），并可以支持?jǐn)?shù)據(jù)的預(yù)加重、均衡和抖動(dòng)注入。TDR適合研發(fā)和生成測試。

圖3 使用鼎陽矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀SNA6000/6000的TDR選件方便的測試傳輸線特性阻抗