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匀令狐
5 years ago
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1 Bright Zeng 泰克科技 ( 中国 ) 有限公司

2 主题采样示波器基础及应用光信号测试的项目以及要点如何改善光信号测试的精度, 一致性以及重复性泰克 10G/25G/40G/100G 的测试方案使用 80SJNB 软件进行抖动分析使用 TDR 模块进行阻抗分析使用 I-Connect 软件进行 S 参数测试, 眼图仿真, 建模

3 采样示波器基础 : 采样示波器的特点高带宽目前, 泰克 DSA8200 示波器的带宽高达 80G+ 高等效采样率泰克 DSA8200 示波器等效采样率高达 1000T 以上高垂直电压分辨率泰克 DSA8200 示波器的 ADC 分辨率为 14bit 低触发抖动泰克 DSA8200 触发抖动低至 200fs 低本底噪声泰克 80Exx 噪声低至 400uV(RMS)

user-supplied or recovered from the data to trigger the equivalent time sampler When a clock signal is used to trigger the equivalent-time 8200

4 采样示波器采样原理 : 需要同步触发信号, 多次触发完成捕获 voltage time Data Mask test Eye patterns are the common result of clock-triggering in Equivalent time sampling: vectors are not drawn since adjacent samples can jump from logical 1 to 0 frequently Clock Precision variable delay A clock trigger can be user-supplied or recovered from the data to trigger the equivalent time sampler When a clock signal is used to trigger the equivalent-time 8200 scope the sampled DATA signals generally create EYE PATTERNS (between clock triggers the sampled DATA could be either a logical 1 or 0)

5 采样示波器的优势及应用带宽高达 80GHz 以上进行高速的周期脉冲测试进行高速的串行数据分析噪声低高垂直分辨率 (14bit) 进行高速的眼图测试以及噪声分析超低的触发抖动 ( 使用 82A04 的模块使触发抖动减少至 200fs) 进行高速的串行数据抖动分析

6 光接口主要标准 Fiber Channel 光接口速率 : Fiber Channel 1: 速率 1.063Gbps Fiber Channel 2: 速率 2.125Gbps Fiber Channel 4: 速率 4.250Gbps Fiber Channel 10G: 速率 10.52Gbps 以太网光接口速率 : 100Base-FX FX: 速率 125Mbps 1000Base-SX/LX SX/LX: 速率 1250Mbps 10GBase-R/W R/W: 速率 /9.953Mbps 802.3ba :40G-base SR/LR,100G-base SR10. SDH 光接口速率 : 155Mbps 622Mbps 2.488Gbps 9.953Gbps

7 Example-IEEE P802.3ba - 物理层规范定义

8 光通信基础知识介绍 - 常用光波长目前, 按照光信号在光纤中的传播方式有单模与多模之分 ; 其波长也不一样主流的波长有 nm 单模 :9um 光纤直径, 波长多为 nm 多模 :62.5um 光纤直径, 波长多为 nm

9 光通信基础知识介绍 - 常用光波长

10 常见的光通信中的编码方式 NRZ/RZ (SONET/SDH, Fiber Channel Gigabit Ethernet, FDDI) AMI (E1/2/3, DS0/1/1A/1C/2/3,STS-1) CMI (E4, DS4, STM-1E, STS-3)

11 NRZ 编码 NRZ coding: 1 用发光表示,0 用熄灭表示这种编码通常只用于低速光连接信号目前也有逐渐被替代的趋势

12 光通信基础知识介绍 -RZ 编码在 RZ 编码里, 信号在每个单位时间里都会回到 0 状态即熄灭无光状态. 1 也只是有一半的时间处于激光开状态

13 NRZ 和 RZ 两种编码的眼图比较 NRZ 编码眼图, 高功率电平为逻辑 1, 低功率电平为逻辑 0, 在两高低两阶跳变 RZ 编码眼图, 底部有一根线为逻辑 0, 逻辑 1 显示为脉冲

14 NRZ 和 RZ 两种编码的比较 NRZ 编码长期在光纤传输中占据统治地位, 但是这种局面已经开始显示终结 NRZ 编码更适合在传统的 Copper media 中传输目前主要通常在 10Gb/s 及以下的长距系统中应用 RZ 比较 NRZ 码而言, 相同速率下具有较宽的频谱范围, 更低的失真更低的功耗能更好地抑制非线性的影响适合在大功率条件下工作, 缺点是展宽了信号的频谱, 限制了信道的间隔但对现代光纤传输系统而言带宽已经不再是限制条件, 因此在高带宽传输系统中普遍采用 RZ 码. 目前在 10Gb/s 以上系统中已经开始采用 RZ 码

15 使用 Tektronix DSA8200 能完成什么测试? 核心测试眼图测试抖动测试幅度域平均光功率 (AOP) 消光比 (ER) 光调制幅度 (OMA)

16 光接口的测试项目发送器眼图模板 Transmitted Eye Mask 平均光功率 Average Optical Power OFF 发送器的平均发送光功率 (OFF Average Power) 光调制幅度 Optical Modulation Amplitude 消光比测试 Extinction Ratio: 中心波长 Center Wavelength: RMS 频谱宽度 RMS Spectral Width: 边模抑制比 Side Mode Suppression Ratio 相对强度噪声 Relative Intensity Noise OMA 发送器色散与代价 Transmission Dispersion and Penalty 受压的接收器灵敏度 Stressed Receiver Sensitivity in OMA (Max) 数据相关抖动 Data Dependent Jitter 受压的眼图抖动 Stressed Eye Jitter 垂直眼图关闭代价 Vertical Eye Closure Penalty 误码率 Bit Error Rate

17 使用 Tektronix DSA8200 需要那些配置? 核心测试光采样模块 ( 滤波器 ) 带有 4 阶 Besel-Thomson 低通滤波器, 且滤波器的带宽为 DUT 数据率的 0.75 倍时钟恢复单元 / 模块 (CRU) 可以恢复 DUT 数据率相对应的时钟, 且该 CRU 具有带宽为 DUT 数据率 1/1667 的低通滤波器

18 光接口物理层测试的几项要求对时钟恢复 CDR 的要求对噪声, 灵敏度的要求对滤波器的要求对波长的要求

19 光接口物理层测试 : 对 CRU 的要求时钟内嵌于光信号中传输 Tx + + path + + Rcv CDR DATA DATA CLOCK 要求 CDR 的环路带宽为 Data rate/1667 在接收端使用 CDR 电路将时钟恢复出来

20 光接口物理层测试 : 对 CRU 的要求

21 光接口物理层测试 : 噪声 / 灵敏度要求在测试小功率光模块或者超长波长光模块时,DUT 的光功率会很小所以模块的噪声必须很低灵敏度很高, 达到一定的信噪比, 测试的结果才能准确, 而显示出来的信号噪声是真正属于信号的, 而不是模块自身的噪声

22 光接口物理层测试 : 对滤波器的要求测试眼图模板时, 需要使用 Optical Reference Receiver 光参考接收器 (O/E + Filter), 信号首先经光电转换, 然后经 4th Order Bessel-Thomson 滤波器过滤, 按业界规范要求, 此滤波器的带宽要是被测信号速率的 0.75 倍业界测试光接口所使用的 4th Order Bessel-Thosom 滤波器的频响如下 : 不一样的速率, 有不一样的滤波器要求

23 光接口物理层测试 : 对波长的要求目前, 按照光信号在光纤中的传播方式有单模与多模之分 ; 其波长也不一样主流的波长有 nm 单模 :9um 光纤直径, 波长多为 nm 多模 :62.5um 光纤直径, 波长多为 nm

光接口物理层测试需要特定的码流发射器眼图模板测试 Transmitted Eye Mask : 对应以下任何一个码型测试发射器的眼图是否能够通过模板测试 : 8 2 23 1 PRBS 伪随机码型 8 有效的 10GBase-W 或 10GBase-R 信号 8 OC-192c

24 光接口物理层测试需要特定的码流发射器眼图模板测试 Transmitted Eye Mask : 对应以下任何一个码型测试发射器的眼图是否能够通过模板测试 : PRBS 伪随机码型 8 有效的 10GBase-W 或 10GBase-R 信号 8 OC-192c 或 VC-4-64c 信号 8 IEEE802.3ae 规范定义的 Test Patterns IEEE802.3ae 规范进行眼图模板测试时的仪器设置 : 眼图特点 : 容许比 OC-192 更多的过冲与更慢的上升时间不一样的标准, 有不一样的眼图模板

25 关于光信号眼图测试模板光眼图模板一般由 3 个区域组成, 从上至下依次为 1# 2# 3# 区域模板的宽度为一个 UI 通常 1# 2# 区域为长方形,2# 区域为六边形或四边形右图模板上所有的数值均为百分比而非绝对的时间与光功率, 因此我们通常称之为归一化模板通常, 光眼图模板的时间值是固定的, 因为我们知道速率是多少, 但是光功率是百分比值

26 采样示波器如何去自动套用归一化模板? 第一步 : 检测出输入信号的平均光功率 (AOP) 第二步 : 将归一化眼图中的 50% 的百分比光功率值与 AOP 对应起来, 至此眼图模板上的纵轴百分比数值全部可变换为绝对值第三步 : 调整波形在横轴的位置, 将眼图的两个交叉点与模板的两端对应起来

27 光通信中的性能参数 :OMA 与 ER 逻辑 1 和逻辑 0: 光功率高的状态是逻辑 1, 反之则为逻辑 0. 光功率常用 :dbm = 10log(Power(mW)/1(mW)) OMA:Optical Modulation Amplitude 逻辑 1 和逻辑 0 光功率差 : OMA=P1-P0 有时也定义成 : P1 1 OMA = 2P P0 average P1 ER:Extinction Ratio, 消光比 + 1 P0 P1 + P0 = Paverage 2 P1 ER =, db = 10log P0 10 P P

28 光通信中的性能参数 :OMA 与 ER

29 消光比与 OMA 对线性衰减的传输系统,ER 为常数. 但是 OMA 是在减小的. 这也就是随着信号从发送端到接收端眼图变窄的现象. OMA 越高, 信号在光纤中就能传输的更远.ER 越高, 传输系统对外部噪声的抗敏感度越高, 鲁棒性越好

30 消光比测试 - 光接口测试的最大难点工业标准对消光比的描述 (ER) 什么是消光比 (ER) 消光比的重要性影响消光比测试精度和可重复性的因素泰克 DSA8200 提高消光比测量的解决方案 - ER Calibrated 标准消光比测量和经过 ER Calibrated 消光比测量结果比较

31 消光比的定义 ER (Extinction Ratio) 为光模块发射逻辑 1 时的平均光功率和发送逻辑 0 时的平均光功率之比. 在光眼图的中心的 20% 的位置测量直方图的平均值 Logic level 1 Center 20% of the Eye Histogram Logic level 0 P1 P1 ER =, db = 10log P0 10 P0 ER 测量结果与逻辑 0 时电平和暗电平的相对值有很多影响 ( 当激光器完全关闭不发光时 ) 很小的 0 电平的变换 / 偏离都会明显的影响消光比的测试结果

32 为什么消光比测量结果非常重要? 标准规范中规定了消光比的性能指标以确保网络的互通性 ; 所以对这一领域的各个提供商来说满足规范要求极为重要. 除满足规范要求外还有其他各原因也突显消光比测量的重要性 : 不同的元器件, 模块和系统有不同的设计裕量良好的消光比性能可以改善误码率, 是考量总体性能和质量的关键测量项目消光比测量值的波动直接影响产品的一次通过率, 减小产出率和收益当验货检查结果和提供商不一致时使得工作复杂化 Tektronix V1.10

33 消光比应该在什么范围之内呢? ER 可以说明有多少光被浪费 ( 相对暗电平的偏置的光功率没有承载任何信息 ) BER Penalty caused be ER 10 在 ER 小于 5dB 后光功率损耗急剧加大, 也就是说额外还需要光功率如果 ER 大于 15 或是 18, 对此性能影响非常小 Penalty [db] ER [db] 当 ER > 15dB 时对 BER 的改善非常小的改善非常小 That s why standards don t ask for 20 db of ER And, that is why the precision of ER measurements is not critical beyond ER > 15 db Tektronix V1.10

34 第一类误差来源 : 直流偏置校准 (Dark Cal) 垂直偏置中的误差会导致相当大的 ER 误差 * 适当的暗电平电平校准和进行补偿过的光模块测试激光眼图的结果为逻辑 1 电平 200uW 逻辑 0 电平 7uW (ER = 28.6-to-1 or db). * 如果在相同的测试中包含 +2uW 的偏置误差, 那么逻辑 1 电平 202uW 逻辑 0 电平 ; 9uW (ER = 22.4-to-1 or db). 22% 的线性变化, ( 或 db 差别 ) 光模块中的偏置随着温度而变化 *( 即使是很小的温度的改变, 也需要运行暗电平校准或补偿 ) Tektronix V1.10

35 第二类误差来源 - 影响消光比测量精度的其他原因 4 阶 BT 频响在不同频段存在的偏差中高频段范围低频失真 (near DC; finite settling time dribble-up ) 群延迟采样器的低频响应 A/D 的非线性失真采样示波器模块结构影响 : 滤波器的射频开关引入损耗和失真, 尤其在高频段无法通过暗电平校准消除这类误差影响一般都被忽略在某些光采样示波器中没有直接或是间接的对这一指标进行说明 DUT 的一些特性有可能激化这类误差 Tektronix V1.10

36 影响精度的其他原因 : 光参考接收机的频率响应 /08 Tektronix V1.10

37 影响精度的其他原因 : 光参考接收机的瞬态响应 /08 Tektronix V1.10

38 泰克的解决方案 : 准确可重复的消光比测量生成消除第二类误差来源的校准因子通过专门的高精度消光比校准源提供校准在工厂完成校准过程并将参数存于模块内通过 ER Calibrated 测试项提供校准测试结果 ( 同时保留旧的测试项目 ) 能同时提供绝对精度和可重复性测试指标 Tektronix V1.10

标准消光比和经过校准的消光比测量值分布比较 -DML( 直接调制激光器 ) No. of units 18 16 14 12 10 8 6 4 2 Raw ER DML at 10.7Gb/s Corrected ER DML Module with ER of >10 db.

39 标准消光比和经过校准的消光比测量值分布比较 -DML( 直接调制激光器 ) No. of units Raw ER DML at 10.7Gb/s Corrected ER DML Module with ER of >10 db. Typical ER measurement distribution 9.2 to 11.2 db ER Calibrated measurement distribution db ER (db) Tektronix V1.10

40 消光比校准后的规格 - 测试重复性提供业内最优的消光比可重复性测试经过 ER Calibrated 典型的重复度可达 : +/- 0.6 % (-0.25dB / +0.27dB at 10 db ) db ER repetability db ER repeatability deviation 重复测试值 E R (db) 重复测试偏离度 ER uncertainty range (db) center ER (db) -4-5 center ER (db) 理想值理想值 Tektronix V1.10

41 消光比校准后的规格 - 测试精度业内唯一可以提供高精度经过校准的消光比测试经过 ER Calibrated 绝对精度可以达到 : +/- 1.2 % (-0.49dB /+0. 56dB at 10 db) db ER absolute accuracy db ER absolute deviation 实际测试值 E R (db) 与理想值的偏离度 ER uncertainty range (db) center ER (db) -4-5 center ER (db) 理想值理想值 Tektronix V1.11

未较准消光比和经过校准的消光比测量值分布比较 You manufacture modules with ER >5.4 db and <6dB. 低成本 VCSEL ( 垂直腔面发射激光器 ) in a TOSA ( 光发射次模射次模块 ) 5.4 6.

42 未较准消光比和经过校准的消光比测量值分布比较 You manufacture modules with ER >5.4 db and <6dB. 低成本 VCSEL ( 垂直腔面发射激光器 ) in a TOSA ( 光发射次模射次模块 ) With the You measure your DSA8200 ER modules with many And scopes But your you and customer are get really a typical sees Calibrated shipping this: this: distribution everyone and has rework the rejects. this! Reject Reject Tektronix V1.10

43 泰克的解决方案 : 准确可重复的消光比测量去除影响消光比精度的第二类误差源, 改进测试的可重复性和测试精度通过专门的校准信号源和验证信号源保证校准结果对于制造企业来说这意味着 : 更好的产出比, 或更长的传输距离, 或更多的裕量对器件和模块以及模块使用者来说意味着质量和一致性验证更清晰使用 DSA8200 的 ER Calibrated 增加你竞争力 Tektronix V1.10

44 定购新模块和升级已有模块 ER Calibrated is available on new DSA8200 Optical Modules as Option 01 for: 80C11 80C08C 80C02 ER Calibrated can be added to your existing DSA8200 Optical Modules by ordering 80CXXUP, Option 01 for the same modules /08 Tektronix V1.10

45 模块概览 155 Mb/s to 12+ Gb/s Optical Test 80C07B 2.5 GHz BroadWavelength Multirate 155 Mb/s to 2.5 Gb/s Optical Module 80C12 Up to 10GHzBroadWavelengthMultirate 1 Gb/s to 10 Gb/s Optical Module 80C08C 10 GHz Broad Wavelength Multirate 10 Gb/s Optical Module 80C11 30 GHz Long Wavelength Multirate 10 Gb/s Optical Module 40 Gb/s and 100 Gb/s Optical Test 80C10B Multirate Datacom and Telecom 40 Gb/s and 100 Gb/s

80C10B and NEW 80C10B F1 and NEW 80C25GBE Performance: 80C10B Up to 80 GHz Optical Bandwidth Industry s s Best Noise Performance @ 40G and beyond Best signal fidelity Versatility: 80C10B

46 80C10B and NEW 80C10B F1 and NEW 80C25GBE Performance: 80C10B Up to 80 GHz Optical Bandwidth Industry s s Best Noise 40G and beyond Best signal fidelity Versatility: 80C10B F1 NEW Only single module solution to 100GbE (4x25), OC768, G.709 FEC, OTU3, and 40GbE in a single module NEW Focus: 80C25GBE 100GbE (4x25) compliance test solution 25.78Gb/s

47 80C10B & 80C25GBE Optical Sampling Modules Next Generation Of Optical Test NEW NEW Optical Bandwidth / Integrated ORR Tektronix 80C10B - Full bandwidth 80 GHz - Selectable bandwidths 65 & 30 GHz 40Gbs G.709 FEC Telecomm GHz 40GbE Datacom GHz OC GHz Telecom GHz 100GbE-4X FEC Datacom GHz 100GbE-4X Datacom GHz NEW - - Tektronix 80C10B Option F1 65 GHz - Tektronix 80C25GBE 65 GHz

48 Tektronix Strengths Tektronix 80C10B, 80C10BF1 and 80C25GBE Industry s widest optical bandwidth Superior signal fidelity and sensitivity Best system to system measurement repeatability, mask margins yield Guaranteed compliance test solution Reference receiver specs are guaranteed Lowest test system cost: 80C10B: supports optical reference receivers and full bandwidth for 80 GHz, 65 GHz, OC768/STM-256, ITU-T G.709 FEC, and 40GBase-LR, and 4x10G LAN PHY (OTU3) 80C10BF1: support optical reference receivers for 40GBase-LR, OC768, G.709 FEC, 4x10G LAN PHY (OTU3), 100GBase-R4 FEC, and 100GBase-R4 in a single module 80C25GBE: supports optical reference receivers for 100GBase-R4 FEC, and 100GBase-R4 for focused manufacturing test solution

49 80C10B Performance Leadership

50 10*log(V f /V dc ) (db) Reference Receiver Repeatability 39.8Gbps C10 Heterodyne Frequency Responses OC768 RR setting test unit #1 test unit #2 test unit #3 test unit #4 test unit #5 test unit #6 test unit #7 test unit #8 test unit #9 test unit #10 test unit #11 test unit #12 test unit #13 test unit #14 upper tolerance ideal nominal lower tolerance previous upper tol. previous lower tol Frequency (GHz) fr=0.75*39.813ghz

51 Superior 40 Gbps Reference Receiver Performance Traditional ITU Filtering Methodology

52 Superior 40 Gbps Reference Receiver Performance Tektronix Proprietary Filterless Design

53 10/40/100GbE Optical Compliance testing in ONE Instrument Tektronix DSA8200 Opt. JNB + 80C08C-CR4 + 80C10B-F1 + 82A04 & 80A06 The only ALL-IN-ONE single instrument solution with: All reference receiver Filters from 8.5Gb/s thru 44.5Gb/s Highest repeatability & best sensitivity Integrated Clock 10G SMF and MMF 10G 200 fs RMS timebase stability 4x fast acquisition throughput over alternative Jitter, Noise, and BER Analysis Calibrated Extinction-Ratio 10G Differential electrical 50 GHz optional (no module swap needed)

54 All-In-One Gbps Optical Compliance Testing Standard Line Rate 80C08C 80C10BF1 Optical Reference Receivers from 8.5Gb/s to 44.5Gb/s for Physical Layer Compliance Testing of Telecom, Datacom, Storage Area Network Transmitters 10GBase-W, OC-192 / STM-64 10GBase-R 10GBase-LRM 10GBase + OTU2 FEC 8GFC 10GFC 10GFC + FEC Gb/s Gb/s Gb/s 8.50 Gb/s Gb/s Gb/s OC192 + G.975 FEC OTU2 (OC192 + G.709 FEC) Gb/s Gb/s 100GBase-SR10 10 x Gb/s 100GBase-LR4 100GBase-ER4 100GBase-LR4 + FEC 100GBase-ER4 + FEC 4 x Gb/s 4 x Gb/s 40GBase-SR4 40GBase-LR4 4 x Gb/s 40GBase-LR OC-768 / STM-256 VSR-2000 OTU3 (OC G.709 FEC), VSR FEC 4x10G LAN PHY (OTU3) Gb/s Gb/s Gb/s Gb/s

55 The most versatile 10G to 100G Testing Solution NRZ, RZ, Optical Duo-Binary line-coding Over 80GHz unfiltered optical bandwidth for device characterization Tightest 10-44Gb/s Reference Receiver manufacturing tolerances for highest measurement repeatability Best signal fidelity through proprietary filtering and low-noise technology Future reference receiver filters can be added via factory upgrade

56 80Gb/s RZ Eye Diagram AOP=0dBm

57 40Gb/s RZ eye diagram

58 40Gb/s RZ Eye Diagram( 实测结果 )

59 80C10B 100Gbps NRZ Performance Simulated eye diagrams based on measured 80C10B impulse response Full bandwidth setting (PRBS10) Note: effects of timebase jitter not included

60 80C10B 125Gbps NRZ Performance Simulated eye diagrams based on measured 80C10B impulse response Full bandwidth setting (CJTPAT) Note: effects of timebase jitter not included

Third Part Clock Recovery Pros and Cons Centellax MC19R26M Good overall

integration, robustness, and rate support Good overall performance Good jitter

B9977YQ Good overall performance Best Jitter Worst sensitivity Single-rate

61 Third Part Clock Recovery Pros and Cons Centellax MC19R26M Good overall performance 25 Gb/s SHF 11120B/C Best in terms flexibility, ease of use, integration, robustness, and rate support Good overall performance Good jitter Good sensitivity Multi-rate around 40 Gb/s Easy to set-up and use Yokogawa B9977YQ Good overall performance Best Jitter Worst sensitivity Single-rate Complex Set-up Manual optimization and tuning around 40 Gb/s Requires Manual re-lock if lost lock

that dominates the BER Jitter separation provides very little insight into root cause of BER performance Noise dominated signal impairment

62 The Case for Noise/Jitter Analysis Sometimes the BER of a communications link is limited by just Jitter Jitter separation leads to insight into root cause BER extrapolations and bathtub curves can be accurately calculated Jitter dominated signal impairment Sometimes it is noise that dominates the BER Jitter separation provides very little insight into root cause of BER performance Noise dominated signal impairment Often it is limited by both Jitter and Noise Jitter separation provides only a limited answer Jitter & Noise signal impairment

63 80SJNB Jitter and Noise Analysis, + BER Estimation In JNB there really are two things going on: Analysis Synthesis Jitter Separation Random Jitter (RJ) Periodic Jitter (PJ) Total Jitter (TJ) Deterministic Jitter (DJ) Data Dependent Jitter (DDJ) Bit Error Ratio (BER) Unbounded Bounded Duty-Cycle Jitter (DCD) Total Noise (TN) Random Noise (RN) Periodic Noise (PN) Noise Separation Deterministic Noise (DN) Data Dependent Noise (DDN)

64 Results Plots & Data Logging

SDLA: 串行链路的仿真, 预加重, 均衡模拟 Tx + - + - path + - + - path + - + - path + - + -

and/or frequency domain performance of the channel (capture either s-params

can Combine the Tx and Channel characterization results to emulate the

65 SDLA: 串行链路的仿真, 预加重, 均衡模拟 Tx path path path EQUALIZER Rcv Emulated Result at the Comparator Input Characterize the time and/or frequency domain performance of the channel (capture either s-params or TDT traces) Characterize transmitter performance In scope SW you then can Combine the Tx and Channel characterization results to emulate the complete link Apply equalization as in the receiver /06/10 V3.0

66 传输线的原理一个阶跃信号注入一条信号线, 整条信号线上的电压是不会突变的, 信号线对地之间其实是存在动态的回路的有回路就存在电流也就是说存在电阻 ( 动态的 ) 这个电阻是只有该阶跃信号本身才能看到的

67 TDR 概述及原理什么是 TDR? TDR = Time Domain Reflectometry 时域反射域反射计原理 : 当传输传输路径中路径中发生阻抗生阻抗变化, 部分能量会被反射, 剩余的能量会继续传输反射回的能量反射回的能量注入到媒介的能量与阻抗的注入到媒介的能量与阻抗的变化有理化有理论上的数学上的数学关系只要知道发射波的幅度及射波的幅度及测量反射波的幅度, 就可以计算阻抗的算阻抗的变化同时只要只要测量由发射到反射波再到射到反射波再到达发射点的射点的时间时间差就可以差就可以计算阻抗算阻抗变化的位置化的位置阻抗变化点 Z 1 = Z 0 Z 2 > Z 0 入射能量传输能量被反射能量

68 TDR 概述及原理 TDR (80E04) Rcv Voltage Sampling Scope display of two TDR waveforms Time Two TDR sampling channels allow the differential impedance between the DATA+ and DATA- serial paths to be measured

69 TDR 曲线映射着传输线的各点其中 ρ 是反射系数,Z 0 是参考阻抗 ( 一般为 50ohm, 由测试系统决定 ),Z 是待测阻抗由此仪器可以计算显示出传输线各个点的阻抗, 从而可以在仪器的屏幕上显示一条 TDR 曲线, 曲线的每一点对应传输线上的每一点的反射系数或特征阻抗

70 如何分析系统信号完整性? Tx Board Connector Cable Assembly Connector (simplified model) Connector Daughtercard Connector Backplane Rx 这个是否跟你们的应用相似?

71 IConnect 产品介绍 IConnect S 参数和 Z-line (80SSPAR) 以 TDR/T 方式提供 Z-line 和 S 参数测量基本工具软件 IConnect TDR 和 VNA 软件 (80SICON, 包含 80SSPAR 功能 ) Z-line, S 参数和眼图测量拓扑模型 : 线路损耗, Z-line 建模, 链路仿真包含所有 IConnect S 参数功能 MeasureXtractor (80SICMX, 包含 80SICON 功能 ) 动态建模技术全自动高效 IConnect 选项之一 (80SICMX 同时包含 IConnect 和 MeasureXtractor 软件 ) 每种产品标准包含一年维护和技术支持可以加买额外的维护服务

DSA8200 + TDR 模块 +IConnect 软件 Prospect Qualify Develop Validate Close Follow-Up DSA8200 数字串行分析仪基于新一代的硬件主机, 专为日益需要信号路径特征和一致性验证的通信计算机和消费电子行业而设计 DSA8200 拥有诸多功能及出色的准确性, 符合高速串行标准 ( 包括 PCI- Express II

72 DSA TDR 模块 +IConnect 软件 Prospect Qualify Develop Validate Close Follow-Up DSA8200 数字串行分析仪基于新一代的硬件主机, 专为日益需要信号路径特征和一致性验证的通信计算机和消费电子行业而设计 DSA8200 拥有诸多功能及出色的准确性, 符合高速串行标准 ( 包括 PCI- Express II FB-DIMM II SATA II 和 10 Gb 以太网 HDMI Displayport) 中, 差分通道互连时域和频域的特性分析设计验证和一致性验证的需要 80E04 20GHz TDR 真差分模块 TDR 反射信号上升时间 35ps 保证值 28ps 典型值 8- 端口 TDR 4- 端口真差分 TDR IConnect 软件应用于 DSA8200 平台, 提高阻抗测试精度和实现 S 参数测试

73 TDR (TDNA) vs. VNA (FDNA) TDNA ( 时域网络分析 ) 基于 TDR/T 测试 : 高宽带更适用于数字设计校准使用更简便, 测试时间短动态范围 : 大约 70dB 成本低 FDNA ( 频域网络分析 ) 基于 VNA 测试 : 历史悠久低带宽更适用于微波和 RF 设计校准适用负责, 测试时间长高动态范围 : 低于 100dB 价格昂贵

74 TDR 和 VNA 测试 S 参数简图 (2- 端口 ) Prospect Qualify Develop Validate Close Follow-Up R source Cable: Z 0, td V TDR Front Panel TDR/T V incident1 V reflected1 Port 1 DUT Port 2 V transmitted2 R source Cable: Z 0, td V VNA Front Panel VNA V incident1 V reflected1 Port 1 DUT Port 2 V transmitted2 反方向测量可得到相似图 (port 2 to port 1) 差分 VNA: 4- 端口测量

75 Two-Port S-Parameter Formulation + V 1 V 1 + V 2 V 2 V V 1 2 = S S S S V V / V 1,2 are the waves incident and reflected from the DUT S 21 means signal transmitted from Port 1 to port 2 One single-ended line is a two-port device

76 Frequency Dependent S-parameters Single-ended TDR TDR stimulus on channel 1, response on channel 1 TDR stimulus on channel 2, response on channel 1 S S TDR TDT S S TDT TDR TDR stimulus on channel 1, response on channel 2 TDR stimulus on channel 2, response on channel

77 S 参数测量实例

78 TDT and Synthesized Eye Diagram 眼图模板和抖动测量

79 TDT and Synthesized Eye Diagram 眼图测量预知 1.5Gb/s (Gen 1) Simulated Measured 3.0Gb/s (Gen 2) Serial ATA data courtesy Molex, Inc. 6.0Gb/s (Gen 3) Simulated Measured Simulated Measured

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80 Topological Measurement-Based Modeling Measurement Based Approach TDR/T or VNA Measurements Extracted interconnect, instrument source models SPICE Direct link to simulators Automatic comparison of simulation and measurement in IConnect waveform viewer Use IConnect as a modeling tool or as a design and model validation tool!

81 Lossy and Lossy Coupled Line Modeling Example: Extraction Results (Transmission) Extracted skin effect and dielectric loss parameters Simulated and measured transmission

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