Tektronix 高速 Cable 测试和验证解决方案 泰克科技 ( 中国 ) 有限公司王宏军 2013 年 6 月 25 日
日程安排 在高速串行数据技术的推动下, 性能指标日新月异 TDR 高速串行互连测试和验证 TDR 的原理和应用 TDR 在信号完整性 SI(Signal Integrity) 中的应用 泰克公司 TDR 测试解决方案 泰克串行数据链路测试解决方案 新标准下 Cable 的测试标准和要求 Active Cable 测试方案 2
当前的高速串行技术发展趋势 持续增长的性能 不断出现的新技术 新标准 10 Gb 1066MHz 1 Gb 533 MHz 100 Mb 266 MHz 10 Mb 66 MHz Ethernet DRAM 3
新数字世界推动因素 性能指标日新月异高速串行技术趋势和影响 行业 / 技术 / 市场趋势 接口从低速并行技术转向高速串行技术 数据速率继续提高 : 3 6 10 12 Gb/s 行业标准化, 实现即插即用互连 消费电子成为更大的推动因素 对测试测量的影响 GbE 千兆位数据速率需要性能更高的产品 行业标准提出了严格的测量和分析要求 测试整个系统, 包括发射机 接收机和传输路径或电缆 要求广泛的产品系列及提高一致性测试的自动化程度 测试测量在标准机构中发挥着关键作用 4
日程安排 在高速串行数据技术的推动下, 性能指标日新月异 TDR 高速串行互连测试和验证 TDR 的原理和应用 TDR 在信号完整性 SI(Signal Integrity) 中的应用 泰克公司 TDR 测试方案 泰克串行数据链路测试解决方案 新标准下 Cable 的测试标准和要求 5
阻抗和信号完整性问题 计算机 通信系统 视频系统和网络系统等领域的数字系统开发人员正面临着越来越快的时钟频率和数据速率, 随之, 信号完整性变得越来越重要 在当前的高工作速率下, 影响信号上升时间 脉宽 时序 抖动或噪声内容的任何事物都会影响整个系统的性能和可靠性 为保证信号完整性, 必须了解和控制信号经过的传输环境的阻抗 阻抗不匹配和不连续会导致反射, 增加系统噪声和抖动, 在整体上降低信号的质量 阻抗控制是当前许多数字系统 元器件规范的一部分, 如 USB2.0, Firewire(IEEE 1394),PCI Express,Infiniband,Serial ATA, XAUI 等规范 业内已经普遍使用仿真工具设计高速电路, 仿真加快了设计周期, 最大限度地减少了错误数量 但是仿真之后, 必须进行工程验证来检验仿真设计, 这其中就包括阻抗测量 6
IPC 规范了阻抗 差分阻抗的测试方法 测试 Cable PCB Connector 等互连环境的特性阻抗的最常用的方法是使用时域反射计 TDR TDR 规范由 IPC.org 制订, 可以在网站上免费下载 :www.ipc.org/4.0_knowledge/4.1_standards/test/2.5.5.7.pdf, 下面就基于 TDR 规范介绍阻抗 差分阻抗测试方法, 以及 skew,delay 等 TDR 相关的应用内容 7
典型的 TDR 应用 典型应用 : 印刷电路板的特性阻抗测量 高速互连 : 背板, 转接头, 插座等特性分析 线缆, 尤其是高速差分接口线的特性测量 典型测试 : 单端与差分阻抗 电感与电容测量 串扰, 传输延迟, 衰减, 眼图, 回波损耗等测量 频域 S- 参数测量 8
TDR 概述及原理 什么是 TDR? TDR 是时域反射计英文 (Time Domain Reflectometry) 的第一字母缩写 可以直观显示和测量电路反射的电能 (PCB, 电缆, IC 封装, ). 原理 : 当传输路径中发生阻抗变化, 部分能量会被反射, 剩余的能量会继续传输 只要知道发射波的幅度及测量反射波的幅度, 就可以计算阻抗的变化 同时只要测量由发射到反射波再到达发射点的时间差就可以计算阻抗变化的位置 与雷达类似 ( 是固定的, 而不是旋转的 ), 但它探测的是电路, 而不是空中 ; 观察到的阻抗不匹配不是飞机, 而是坏连接器 坏的 Cable 分层 PCB 等等 今天, 基本 TDR 的多项扩展非常重要 : 差分 TDR TDT 发送测量, 而不是反射测量 损耗的测量 ( 插入损耗, 回波损耗 ) 串扰 ( 差分, 单端 ) 9
TDR 概述及原理 典型系统 DSA8300 示波器 采样电路 入射阶跃脉冲 反射 50 Ω 50 Ω 探头 结果是入射值和反射值之和 : TDR 阶跃脉冲发生器 TDR 模块通道 1. 被测设备 入射 反射 10
TDR 概述及原理 TDR 单位 : Rho 单位 ; Z ( 非线性 ) 测得的 计算的 测得的 Z V V reflected incident 幅度 Z Z L L Z Z ref ref 0 at Z Z 0 1 for a Short 1 for an Open Z Z ref 1 1 + 1 Open (Z = ) 0 Reflected (Z = 50) - 1 Incident t 0 t 1 Short (Z=0) 时间 11
TDR 概述及原理 TDR 波形详细特点 TDR 系统观察到入射信号和反射信号在信号源处叠加 时间间隔 t 1 -t 0 保证能够区别阻抗前后变化的差异 V reflected V incident t 0 t 1 时间 12 泰克科技
TDR 基础 : 整个系统结构和阻抗算法 13 泰克科技
TDR 原理 :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 14
TDR 原理 :TDR 分辨率 多种因素影响着 TDR 系统分辨间隔紧密的不连续点的能力 如果 TDR 系统的分辨率不足, 间隔小或间隔紧密的不连续点可以平滑成波形中的一个畸变 这种效应不仅会隐藏某些不连续性, 还可能会导致阻抗读数不准确 TDR 测量时发出的阶跃脉冲的上升时间是影响 TDR 分辨率的最关键因素 : 15
分辨率要求 基本分辨率, 采用 t rise / 2 规则 : 让我们看一下实际分辨率 16
实际分辨率 ( 微带 ) 15 ps 反射上升时间, 2.5mm 间隔 15ps 反射上升时间, 1.25mm 间隔 在 1.25mm 以下时会发生什么情况? 不连续点没有消失, 而是变成一个不连续点 可以明显看出, 能够使用 15ps 和 80E10 实现单个不连续点的毫米级分辨率 17
差分 TDR 测量 : 越来越多的设计采用串行总线来传输高速信号 由于信号完整性问题, 越来越多的采用差分线来传输信号 : 差分结构 : 由于共模抑制, 能够更好地抗干扰 差分结构 : 由于抵消场, 降低辐射噪声 (EMI) 差分结构 : 实现了更加精确的时序控制 差分结构 : 由于抗干扰能力及降低辐射能量, 减少了串扰 差分结构 : 减少了由于电流瞬变导致的电源噪声 18
高精度阻抗测试 - 真正的差分 TDR 真正的差分 TDR: 计算得出的 差分 TDR: 19 泰克科技
IPC-TM-650 手册 (92 年 11 月版 ) 允许根据 TDR 测试设备的情况使用两种不同的方法 (92 年 11 月版, 第 13 页,7.0 小节 ) Two methods of measuring differential lines can be used depending on the equipment available. 当 TDR 测试设备不具备真差分测试能力时, 可以使用替代方法 ( 92 年 11 月版, 第 13 页,7.2 小节 ) 7.2 Differential TDR by Waveform Super-Position This method is recommended if differential TDR instrumentation is not available. 20 泰克科技
IPC-TM-650 手册 (2004 年 3 月版 ) 只推荐了一种差分 TDR 测试方法 (2004 年 3 月版, 第 15 页,5.3 小节 ) 5.3 Differential TDR Measurement Procedures This section contains one method for measuring the characteristic impedance of differential transmission lines. 对 TDR 测试设备要求同时打出两个极性相反幅度相等的信号 (2004 年 3 月版, 第 15 页,5.3.1 小节 ) 5.3.1 Instrumentation and Equipment The TDR instrument used in this test method provides two opposite-polarity equal-magnitude signals that are simultaneously applied to the two signal lines of the differential transmission line under test. A typical TDR waveform from such an instrument is shown in Figure 5-13. IPC-TM-650_04version.pdf 21 泰克科技
IPC-TM-650 手册 (2004 年 3 月版 ) 对差分 TDR 设备的要求 22 泰克科技
Tektronix vs Agilent 真假差分 Tektronix 真差分 Agilent 假差分 Polar 只有一个激励源, 先测一条线阻抗, 再测另一条 ; 两者相加得差分阻抗 23 泰克科技
TDR 原理及其它 : 差分 TDR DSA8200 示波器 S { 假设平衡阶跃和电缆 入射阶跃脉冲 dd Z Z Z dd ( 1 2 ) 2 1 2 反射 S 80E04 TDR 模块通道 1 和通道 2 24
TDR 的原理及其它 : 差分阻抗测量示意图 差分阻抗测 量示意图 M1=C3+C4 25
TDR 在信号完整性 SI(Signal Integrity) 中的应用 信号完整性的定义 信号完整性 SI(Signal Integrity): 信号在信号传输线上的质量, 在要求的时间内, 信号能不失真地从源端传送到接收端, 我们就称该信号是完整的 SI 解决的是信号传输过程中的质量问题, 尤其是在高速领域, 数字信号的传输不能只考虑逻辑上的实现, 物理实现中数字器件开关行为的模拟效果往往成为设计成败的关键 Text-Book View of Digital Signals Real View of Digital Signals (analog) Logic Signal +5 Volt Supply Ground 1 1 1 0 0 0 Logic Signal +5 Volt Supply Ground 26
TDR 在信号完整性 SI(Signal Integrity) 中的应用 Reflection and Crosstalk( 反射与串扰 ) 反射 (Reflection): 指由于阻抗不匹配而造成的信号能量的不完全吸收, 反射的程度可以由反射系数 ρ 表示. 利用 TDR 技术可以准确的测量受控线的阻抗变化, 从而可以预测可能出现的信号完整性问题, 将问题消灭在萌芽状态. 串扰 (Cross Talk): 串扰是指当信号在传输线上传播时, 因电磁耦合对相邻的传输线产生的不期望的电压噪声干扰, 这种干扰是由于传输线之间的互感和互容引起的. 27
TDR 在信号完整性 SI(Signal Integrity) 中的应用 Reflection( 反射 ) TDR (80E04) + + + + Rcv - - - - Voltage (or impedance) Sampling Scope display of TDR waveform Time TDR on an Equivalent Time scope is used to measure the quality of the serial data interconncet: A step is generated and returning reflections are sampled (it s like radar for serial data cables and boards) 28
Voltage 差分互连的测试和验证需要差分 TDR 方法 (2 个通道 ) TDR (80E04) + + + + Rcv - - - - Sampling Scope display of two TDR waveforms Time 2 个独立的 TDR 通道同时产生幅度相同, 极性相反的高速脉冲信号, 同时采集反射波, 得到差分阻抗的变化 29
多条通路导致串扰 串行数据可以是一路差分信号 Tx + + 传输线路 + + Rcv - - - - 但一般来说, 会有多 路 串行数据并排运行 ; 它们会相互产生串扰 Tx + Tx + - - Tx + Tx + - - + - + + - - + + + + - - Rcv - - Rcv + - Rcv Rcv 30
TDR 在信号完整性 SI(Signal Integrity) 中的应用 远端串扰和近端串扰 电感耦合串扰跟电容耦合串扰的情况类似, 近端串扰信号具有低电平 宽脉冲特点 ; 远断串扰信号是一个脉冲宽度为 tr 的脉冲尖峰, 不过其极性与电容耦合的远端串扰信号的极性相反. 实际上电感耦合串扰和电容耦合串扰是同时存在的, 两种串扰的叠加在近端仍然是一个宽脉冲信号 ; 在远端, 由于两种串扰电压的极性相反, 最终的串扰的极性要由它们的相对大小来决定. 因此在被干扰线的远端, 串扰表现为一个窄脉冲, 脉冲宽度为 tr. 也有可能出现另外一种情况, 那就是两种串扰的大小相等, 于是串扰被完全抵消, 就是说远端串扰为 0. 考虑干扰源信号到达负载端之后的情况. 如果负载端的阻抗与传输线阻抗相匹配, 当信号传输到负载端时, 信号被完全吸收而没有反射, 之后干扰源信号很快就会达到一个稳定的状态, 直到信号第二次发生变化. 如果负载端的阻抗与传输线阻抗不匹配, 负载端会把到来的脉冲按一定的比例 ( 与反射系数有关 ) 反射回去, 这时如果源端 (Source Load) 是阻抗匹配的, 反射信号到达源端时就不会再发生反射了. 如果源端阻抗也不匹配, 将出现多重发射, 其引起的串扰也比较复杂. 31
TDR 在信号完整性 SI(Signal Integrity) 中的应用 串扰测试 DSA8300 80E04/08/10 取样器 /TDR 模块 串扰源 取样器 /TDR 模块 取样器 /TDR 模块 取样器 /TDR 模块 8 条通道, 可以全面检定受到差分串扰源影响的 TDR/TDT/ 差分器件 真正的差分同步 TDR 脉冲, 即使在存在非线性度时仍提供了精确的结果 ( 部分材料, 封装中的保护二极管, ) 被干扰 NEXT ( 近端串扰 ) 32
TDR 在信号完整性 SI(Signal Integrity) 中的应用 串扰测试 DSA8200 取样器 /TDR 模块 串扰源 80E04/08/10 取样器 /TDR 模块 取样器 /TDR 模块 取样器 /TDR 模块 8 条通道, 可以全面检定受到差分串扰源影响的 TDR/TDT/ 差分器件 真正的差分同步 TDR 脉冲, 即使在存在非线性度时仍提供了精确的结果 ( 部分材料, 封装中的保护二极管, ) 被干扰 FEXT ( 远端串扰 ) 33
TDR 在信号完整性 SI(Signal Integrity) 中的应用 前向串扰测量 所有线路必须端接以消除反射 34
TDR 在信号完整性 SI(Signal Integrity) 中的应用 后向串扰测量 所有线路必须端接以消除反射 线路没有正确端接会出现什么结果请参阅 www.tektronix.com Crosstalk Measurements on PCB.pdf 35
日程安排 在高速串行数据技术的推动下, 性能指标日新月异 TDR 高速串行互连测试和验证 TDR 的原理和应用 TDR 在信号完整性 SI(Signal Integrity) 中的应用 泰克公司 TDR 测试方案 泰克串行数据链路测试解决方案 新标准下 Cable 的测试标准和要求 36
Tektronix DSA8300 with 80E04/08/10 TDR Sampler 70GHz mainframe 80E04/08/10: 20/30/50GHz BW 15/20/28ps Reflected Rise time Dual-TDR with deskew adjustment 1 ~ 3mm resolution 37
泰克公司 TDR 测试方案 TDR Modules TDR 模块主要参数表 38
日程安排 在高速串行数据技术的推动下, 性能指标日新月异 TDR 高速串行互连测试和验证 TDR 的原理和应用 TDR 在信号完整性 SI(Signal Integrity) 中的应用 泰克公司 TDR 测试方案 泰克串行数据链路测试解决方案 新标准下 Cable 的测试标准和要求 39
高速串行总线 - 速率越高互连距离越长, 损耗越大 Clean, open, logical 1 & 0 at launch from transmitter Logical 1 & 0 can be hard to distinguish at end of long interconnects; (this is often called a closed eye ) Tx + + path + + Rcv - - - - Cable/ 背板 Fast, sharp, edges at transmitter launch Smeared edges at end of long interconnect. Tx + + 传输线路 + + + + 传输线路 + + Rcv 40 - - 传输线路 - - 电路板和双绞线差分电缆 - - - -
1 端口 2 端口 高速串行数据链路检定 : S 参数 在频域中检定网络中的反射和损耗 Tx + - + - 传输路径反射 + - + - Rcv 以量化方式洞察信号完整性问题的原因 可测量 : 差分回波损耗 差分插入损耗 频域串扰 41
Two-Port S-Parameter Formulation V 1 V 1 V 2 V 2 V V 1 2 S S 11 21 S S 12 22 V V 1 2 / 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
频率相关 S-parameters 单端 TDR TDR stimulus on channel 1, response on channel 1 TDR stimulus on channel 2, response on channel 1 S S 11 21 TDR TDT 11 21 S S 12 22 TDT TDR 12 22 TDR stimulus on channel 1, response on channel 2 TDR stimulus on channel 2, response on channel 2 43
频率相关 S-parameters 差模和混模 S-parameters Differential TDR stimulus, differential response (most important) Common mode TDR stimulus, differential response (useful in time domain for EMI troubleshooting) S S S S dd11 dd 21 cd11 cd 21 TDR TDT TDR TDT dd11 dd 21 cd11 cd 21 S S S S dd12 dd 22 cd12 cd 22 TDT TDR TDT TDT dd12 dd 22 cd12 cd 22 S S S S dc11 dc21 cc11 cc21 TDR TDR TDR TDT dc11 dc21 cc11 cc21 S S S S dc12 dc22 cc12 cc22 TDT TDR TDT TDR dc12 dc22 cc12 cc22 Differential TDR stimulus, common mode response (useful in time domain for EMI troubleshooting) Common mode TDR stimulus, common mode response (less important) 44
串行数据网络分析各种标准规定了要求 要求的频域测量 不管是在设计中还是在制造中, 互连测试要求都是由标准推动的 标准数据速率 TDR 差分回波损耗 差分插入损耗 差分串扰 SATA II 3 Gb/s PCI Express 1.0 2.5 Gb/s - PCI Express II 5 Gb/s 许多标准要求在一致性测试中进行 S 参数测量 HDMI 1.3.75 Gb/s - 2.25 Gb/s - FC 1, 2, 4 Gb/s 1 Gb/s - 4.25 Gb/s - 测试的设备类型 : PCBs 电缆组件 连接器 插座和其它小型设备 Tx/Rx 输入 FB-DIMM II 4.25 Gb/s - - Infiniband 2.5 Gb/s - XUAI 3.125 Gb/s 45
TDR 与高级分析软件的结合 : IConnect 软件 直接装在 DSA8300 中 ; Z-Line 真实阻抗测试 ;S 参数测试 ; 眼图测试 ; 电路模型提取 基于 TDR/TDT 测试 S 参数, 回波损耗等互连的频域参数和模型 ; 建立带损耗的线路模型, 预测眼图变化 ; 建立差分线中的串扰和抖动模型 ; 建立 PCB 轨迹上的反射和振铃模型, 包括连接器 插座和封装等 ; 使用与 SPICE 模拟器的 Iconnect 内置接口, 检验模型的正确性 ; 能够获得封装或连接器寄生参数 46
阻抗准确性 TDR 多重反射效应 问题 : 在 DUT 内部由于信号再反射阻抗测量准确性受到极大困扰 Z 0 Z 1 Z 2 Z 3 Z 4 V transmitted1 V reflected1 V reflected2 t 0 Time Direction of propagation 47
阻抗准确度 IConnect 软件 Z-line Z-line 可以做什么? 修正在 DUT 中的由于多重反射造成的阻抗测量错误 IConnect 可以消除多重反射 确保在多阻抗值 DUT 中阻抗测量的准确性 直接准确的读出阻抗 (Z), 延时 (t d ), L, C 相对直接从示波器读取阻抗值有所不同也更加准确 应用 : 提高 Cable 阻抗测量准确度 提高故障隔离和失效分析的分辨率 Cable, 电路板, 连接器 直接从修正阻抗线读出阻抗 (Z), 延时 ( td), 电感和电容 48
阻抗准确性 典型电路板走线 IConnect Z-line TDR 波形里的多重反射 示波器在这里显示读数为 44 Ohm 而不是 50 Ohm 49
阻抗准确性 典型电路板走线 IConnect Z-line 准确的阻抗线 in IConnect 50
阻抗准确性阻抗, 电感和电容读出 光标位置 阻抗, 延时读数 电感, 电容读数 51
频率相关 S-parameters IConnect S-parameter 计算 IConnect S-parameters 可以做什么? 针对数字互连的最容易的 S-parameter 测量 差分, 混合模式和单端测量 简便的反嵌 (de-embed) 夹具效应 基本的校准能力 应用 : 测量插入损耗, 回波损耗, 花最小的努力进行频域串扰测量 包括有源器件输入回波损耗 常见指标! 进行线缆装配和 PCB 电气一致性测试 (SATA, PCI Xpress, Infiniband, Gigabit Ethernet) 极小的成本, 高效, 快速! 提供 2 和 4 端口 S-parameter Touchstone 文件可用于通道仿真 52
S 参数 :VNA 和 TDR 的比较 VNA: TDR: 基于 VNA 测量 基于 TDR/T 测试 窄带 宽带 (80E10 带宽可达 50G) 校准繁琐且时间长 校准简单 动态范围高 (110db) 动态范围小 (60db 左右 ) 成本高 成本低 53
频率相关 S-parameters 与网络分析仪测量结果对比 54
TDR 和 VNA S 参数相关实例 55
TDT and IConnect 眼图 IConnect 眼图 IConnect 眼图可以做什么? 针对无源互连链路产生眼图 包括串扰效应! 不需要码型发生器, 只需要含 TDT 功能的 TDR 只对确定性抖动进行分析 no active component jitter 可加载标准模板, 可进行 peak-to-peak 抖动分析和眼睛张开宽度测量 应用 : 线缆装配和 PCB 电气标准一致性测试 (SATA, PCI Express, Infiniband, Gigabit Ethernet) 超值, 高效, 快速! 判定系统性能恶化是否由于发送机或者互连链路 在几秒内! 高速 Cable 眼图测试 在几秒内! 56
TDT and IConnect 眼图眼图选项 TDT 简便地给出眼图劣化情况 仅对确定性抖动 由于系统损耗,ISI( 码间干扰 ), 反射等引起的眼图劣化 57
TDT and IConnect 眼图 串扰效应 最高可定义 8 个串扰源 ( 假设为中心管脚和周边 8 个管脚 ) 串扰源信号可以是与被干扰网络传输方向相同或相反, 而且可以是完全独立定时 ( 速率等.) 58
TDT and IConnect 眼图 眼图模板和抖动测量 59
TDT and IConnect Eye Diagram 预测和测量眼图 2^10-1 数据码型发生器测量 数据来自 FCI Electronics 2^10-1 IConnect 基于 TDT 测量得到的眼图 60
TDT and IConnect 眼图 预测和测量眼图 1.5Gb/s (Gen 1) Simulated Measured 3.0Gb/s (Gen 2) Serial ATA 数据惯例 Molex, Inc. 6.0Gb/s (Gen 3) Simulated Measured 61 Simulated Measured
TDR 小结 TDR 可以进行 Cable 等的特性阻抗测量 高速互连 :Cable, 背板, 转接头等的特性分析系统的信号完整性分析 Cable, 尤其是高速差分接口线的特性测量 TDR 串扰, 传输延迟, 衰减, 眼图, 回波损耗等频域 S- 参数测量 62
新标准下的测试规范 HDMI1.4 DP1.2 USB3.0 MHL SFP+ Thunderbolt 63
HDMI 1.4 Differential impedance test Inter-Pair Skew test Intra-Pair Skew test Differential Attenuation test Far end crosstalk TMDS Eye Diagram CTS 规范中指定进行阻抗测试的仪器 64
HDMI 2.0 Support 4K 2K 4:4:4 60 Hz 594Mhz Support 4K 2K 4:2:0 297Mhz Test items: Adding BER Jitter testing Target 2013 Q3 Specification CTS 2013 Q4 TIF - Validating Next Generation Display Interfaces
DP1.2 Differential Impedance test Intra-Pair Skew Inter-Pair Skew Differential Insertion Loss Differential Return Loss Crosstalk 66
USB3.0 Impedance Intra-Pair Skew Differential Insertion Loss Differential Return Loss Differential Near-End Crosstalk 67
10G Superspeed USB 2013 March 0.7 draft specification Datarate:10Gbps 2 nd Half specification will be updated Test items: Eye diagram, BER, Jitter 68
MHL Impedance Intra-Pair Skew Differential/Common Insertion Loss Differential Far-End Crosstalk 69
SFP+ Differential Impedance Common Impedance Intra-pair skew Inter-pair skew Insertion Loss Return Loss Differential to Common Insertion Loss NEXT 70
Thunderbolt Impedance Return Loss (SDD11,SDD22) Common Mode Return Loss (SCC22) Channel Insertion Loss (SDD21) Near End Crosstalk (NEXT) 71
Active cable testing Eye diagram and BER testing are necessary for active cable. DPP Pre-Emphasis Data input Data output Bertscop is a very proper equipment for active cable. 72
Active cable testing Tx Examples: Optical Transceivers (SFP, XFP etc.) SERDES chips Satellite uplink Backplane drivers Channel Examples: Optical Fibre with amplifiers Active Cable High Speed Backplanes Circuit Boards Coax cables Rx Examples: Optical Transceivers SERDES chips SERDES 73
Introducing the BERT The Bit Error Ratio Tester is the basic instrument used for active cable testing. The BERT is comprised of two main components Pattern Generator Error Detector Pattern Generator Memory Stress Impairments High Speed Amplifiers etc. Test Device Error Detector Make decision & compare Count errors (Sometimes device being tested contains built in PG & ED, but not usually stress)
Channel Loss Causes Bit Errors Pattern Dependent In these types of channels, we can study bit error locations in the received pattern Measurement of Pattern Sensitivity (to PRBS-7 Pattern) Here we have found 2,291 bit errors that all happened at this most-distorted bit in the PRBS pattern
Creating the Stressed Signal Dynamically change Data Rate, Stress, Pattern 1 2.5 Gb/s PRBS-7 DJ: SJ: RJ: SI: 2 2.5 Gb/s PRBS-7 DJ: SJ: RJ: SI: 3 2.5 Gb/s PRBS-7 DJ: SJ: RJ: SI:
Pre-Emphasis Impact on Eye Diagrams 1. 2. 3. No Pre-Emphasis -3.5dB -6dB Input Output Measurement of Eye Diagrams on BERTScope
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