高速电路设计中信号的完整性问题快速定位方法

在高速电路设计中,定位信号完整性问题传统方法是采用硬件触发来隔离事件,和/或利用深度采集存储技术捕获事件,然后再寻找问题。随着高性能电路系统速度和复杂程度不断提高,用示波器定位信号完整性问题局限性也在逐步凸显。
随着一种全新事件定位技术出现,这种局面将会有很大改观。最终,这种功能强大事件定位系统将有效地帮助设计工程师快速而轻松地找出信号完整性问题。

传统信号完整性问题定位方法

传统硬件触发/深度采集存储方法在定位信号完整性问题方面有两大优势。

首先,利用硬件触发锁定某个相关事件时不存在死区时间。硬件触发系统会使示波器采集系统一直不停地运行,直到找到目标事件为止。一旦目标事件被锁定,硬件触发电路将会触发,完成示波器数据采集工作,同时在屏幕中心显示这个事件。这种方法确实非常方便。

其次,采用深度采集存储技术,用户无需知道目标系统所面临信号完整性问题种类,只需将示波器设为最大存储模式,并将触发模式设为边沿触发,甚至是自动触发,然后让示波器开始运行即可。示波器将会捕获一段相对长有关目标系统执行情况截屏,然后用户可以随时分析这段数据,判断是否存在有问题事件。这种技术也被称之为“广存广查(swallow and wallow)”技术。

这些利用示波器验证设计方法非常有效,并已在电子设计工程师社群中深入人心。但是与测试/测量行业新兴技术相比,这种方法还存在诸多局限性。

 

定位信号完整性问题新方法

定位信号完整性问题新方法是一种事件识别软件。事件识别软件本质上来说是一种智能软件,这种软件扫描示波器所捕捉波形,找出各种信号完整性问题或者信号有问题事件。该方法不具备硬件触发方法“无死区时间”特性,这是因为在对以前捕捉数据进行后处理时本来就有“死区时间”,它也没有深度采集存储技术能提供“广存广查”能力。但事件识别软件具有如下一些独特优点,这些优点正在吸引越来越多示波器用户。

1.同时监控多个事件:硬件触发方法只能识别一个有问题事件,硬件触发电路被设置成在特定事件发生时触发,从根本上杜绝了同时监控多个事件可能性。而事件识别软件不受这种限制影响,该软件可以通过编程设定为同时扫描任意一个通道或多个通道上5个事件。这可极大地缩短用于逐步缩小信号完整性问题潜在原因范围、隔离错综复杂相关事件所用时间。

2.找出同一事件多次出现情况:硬件触发电路每次捕捉只能识别一个事件单次出现。实际上在这个事件被硬件隔离之前或之后,该事件还会重复多次出现,但是硬件触发方法无法发现这些重复出现事件。事件识别软件就可以做到这一点,它可以找出波形存储器所捕捉事件所有出现次数。因此,设计工程师不但能发现第一次故障,还能发现第二次、第三次故障等。

3.事件导航:一旦用户通过深度存储捕获了很长波形,接下来就是极其枯燥而且极易出错手动工作,即回放这些波形,检查波形每一段,并找出潜在信号完整性问题。深度采集存储技术可以采集10,000个屏幕信息。手动审查所有这些信息是不切实际。将这些示波器数据传到一个控制器上,编写定制软件来分析这些数据也是不现实,而且非常耗时。事件识别软件一旦识别出目标事件所有出现次数,就可以用向DVD播放器一样直观回放控制键,在这个事件多次出现之间来回切换。图1为采用Agilent DSO81304B示波器一个测试实例。

 图1:导航条(屏幕下半部分)可以自动移到多达5个不同事件(在四个示波器通道任意一个通道中)任何一个事件上。图中示波器正在查找标记为Ax和Bx两个通道中脉宽差别。

4.识别多种事件:一个典型硬件触发系统可以隔离大约10种不同类型事件或触发模式。但是开发一种新硬件触发模式对于示波器厂商来说非常麻烦,需要大量开发资源和昂贵IC生产成本。相比而言开发事件识别软件成本就会少很多。目前事件识别软件可以隔离出波形测量能测得任何事件(现代示波器可以进行30多种波形测量),而且还可以发现由不正确信号端子引起非单调边沿等有问题事件。用硬件触发电路触发非单调边沿这一类小波形现象几乎是不可能。

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