用Infiniium,54833D,MSO实现对DDR内存基带信号的测试与分析

(北华航天工业学院，河北 廊坊 065000)
摘 要： 就深存储和模拟数字混合多路输入一直困扰着现代电子测试的问题，介绍了安捷伦 公司推出的混合信号示波器（MSO）的特性，并以Infiniium 54833D混合信号示波器（MSO） 为例，说明了深存储特性、模拟数字混合多路输入及强大的触发能力等特性在解决这些问题 时的应用。 
关键词：混合信号示波器（MSO）；深存储；采样率；扫描速度
中图分类号：TM93   文献标识码：A   文章编 号：1007—6921(2008)13—0042—02
1 混合信号示波器与现代电子测试系统相辅相成
1.1 电子类产品发展现状

当今电子类产品为满足的市场需求，顺应了产品轻薄短小的发展趋势，要求提升系统性能、 减少系统能耗、降低系统的电磁干扰、提高系统的集成度。在许多应用领域，SOC技术已被 作为主要的研究方向。此类SOC芯片整合了数字逻辑电路、模拟电路、内存模块以及IP核， 甚至将微处理器、外围接口、通信模块皆能包括于同一芯片中，这无疑给设计、开发及测试 增加了很大难度；另一个方面：PCB板层数从以往的4～6层增加到现在的20层之多，器件引 脚的走线线距不断减小，系统处理信号速度的不断提高，使得PCB的设计与系统的工作状态 关系更加紧密；同时，对于器件本身而言，由于高密度ASIC及百万门级FPGA的广泛应用，同 步开关噪声问题、封装寄生效应问题及串扰问题日趋明显。
1.2 电子类产品生产测试所存在的新问题

透过以上现状不难看出，在同一个电子系统中，kHz数量级的慢变模拟信号和高达GHz数量级 的高速数字信号并行工作极易使系统工作紊乱；同时，数字信号“灰色”区域表现出的模拟 特性，由于快速电平转换产生的过冲及回铃反射现象，均会影响了电路正常工作。要保证产 品质量，就必须在开发及测试阶段配备相应的测试设备来调试系统，确保系统工作质量；另 外，PCB板带来的难题是信号从几个纳秒的上升/下降沿速度变为几百皮秒，促使在设计和开 发过程中不得不考虑信号完整性问题、时序问题、延迟问题及EMC/EMI问题，这些问题同时 也需要相应的测试设备来保证问题的解决；在器件内部，由集成度引入的片上寄生效应及互 连耦合引起的信号延迟；在线路终端，由反射产生了电平跌落，均需要通过观测来进行调整 。
1.3 新问题对示波器测试的新要求

在信号测试方面，示波器的使用率达到了80%以上。对于上述问题，通用示波器由于受到带 宽、通道、响应速度或采样速度、存储深度及扫描速率等方面的限制，已无法完成上述情况 的测试。因此，要完成上述情况的测试任务，就必须应用更高性能的示波器：
1.3.1 针对信号数量的增加，要求示波器能对模拟信号和数字信号的同时接收与处理做到 无缝接合，并要求增加示波器通道数来观测各个信号之间的相关性；
1.3.2 由于理论上数字信号的带宽拓展到了整个频带，为了不使监测信号失真，要求示波 器还要具有非常宽的频带；
1.3.3 针对信号速度的提高，要确保真实反映信号变化，必须加快示波器的响应速度；第 四，对于同时捕捉慢变模拟信号和高速数字信号，需要保证扫描速率的同时增加采样速率， 从另外一个角度的考虑也必须增加存储深度，这样，配合高分辨率、高刷新率及显示快速响 应，就可高清晰观测到信号的各个细节，为发现问题和解决问题提供了必要的前提条件。

安捷伦Infiniium 54833D MSO满足了上述要求，成为电子工程师们进行测量的首选的。
2 Infiniium 54833D MSO的主要功能特点

安捷伦Infiniium 54833D混合信号示波器（MSO）把示波器与逻辑定时分析仪无缝集成，通 过安捷伦的专利技术MegaZoom实现了快速的响应和简化的操作，解决了当前深存储器用户在 仪器使用中的种种麻烦。MegaZoom技术使所有Agilent MSO有能力捕获设备工作的整个周期 ，其分辨率足以解析系统中速度最高信号的关键时间间隔。
2.1 多通道配置

Infiniium 54833D MSO包含两个模拟通道结合16个数字通道（Agilent 54833D和Agilent 54 833D）和4个模拟通道结合16个数字通道（Agilent 54831D和Agilent 54832D），完成了示 波器详尽的信号分析能力。
2.2 深度存储技术
Infiniium 54833D MSO采用安捷伦专利的深度存储技术，具备了每个通道高达2～16MB的存 取存储深度及高达4GS/s的采样速率，避免了其它深存储示波器在进行深度存取时反应迟缓的缺 点，其特点如下：
2.2.1 深存储确保快速捕捉时间：深存储示波器的带宽和响应速度按照需要远远超过传统 示波器，其值达到60MHz到1GHz或更高。
2.2.2 深存储满足恒定的高采样：因为在指定的捕捉时间范围内，采样速率的变化界定了 最小存储深度，它们之间存在“存储深度＝采样率×窗口时间”这个关系。因而存储深度的 大小很大程度地影响了采样信号要的精度。同时深存储保证了在异扫速下保持不变的采样率 。
2.2.3 深存储可实现混合信号的处理：深存储在长捕捉时间异扫速下保证高采样率。因而 保证了慢变模拟信号和高速数字信号的检测质量。
2.2.4 存储器对显示的影响：深存储示波器应用单独的像素通过32级辉度表示得到的不同 样点的采样次数，采用1000样点的水平扫描和极高的显示刷新率，可观测到信号的连续变化 ，从而得到信号的细节，并可实现ASCⅡ文件形式存储任何操作和结果。
2.3 强大的触发能力

Infiniium 54833D MSO拥有强大的触发能力，可轻易的分析模拟与数字混合信号常出现复杂 信号和情况。它的触发功能包括了边缘触发、脉宽触发、码型触发、序列触发、TV触发及串 列触发，串列触发包括了CAN（控制器局域网）触发、USB（通用串行总线）触发、I2C触发 与SPI触发。
 3 用Infiniium 54832DMOS观测高速传输数字信号的眼图来确定信号完整性

在数据通信中，多数传输都用的是频带传输，但在进行与信道的调制之前或解调之后，都有 一个处理基带信号的过程；同时，若把调制部分也包括到信道中，则基带处理部分就可看成 为一个系统，研究它具有普遍的意义。

理想基带的传输特性应具有理想的低通特性，在截止频率范围内，其幅频特性为一条与频率 轴平行的平行线，其相频特性为一条过零点的斜直线。在理想基带系统中，发送的数据序列 可以是两个状态，也可以是多个状态，状态的类型则与其变换规则有关系，前后序列可以是 独立的，也可以是不独立的。如一个二电平系统，“0”和“1”等概率，前后独立的序列， 发送出去序列只有两个状态，且前后独立。

实际中，基带传输要受到外界和本系统噪声的干扰，使发送端发送的码元序列和接收端有所 差别，这个差别通常用误码率来表示。如在引入系统白噪声的情况下，对于二电平系统的误 码率“0”和“1”均为1/2。降低了信道传输质量，破坏了信号完整性。       

在日常测试工作中，常以示波器为测试工具来观测基带传输信号波形来判决系统的传输质量 。其方法是把示波其的扫描周期调整到码元间隔T的整数倍，在这种情况下，示波器荧光屏 上就能显示出一种有多个随机码元波形所共同形成的稳定眼图。如图1所示为二电平数据信 号的眼图。

图中示波器的扫描周期调整到4T，显示的图案为睁开的三只眼，由于示波器扫描频率与信号 速率同步，又不存在符号间干扰和噪声，所以每次重叠上去的迹线与原来的迹线完全重合， 示波器上的迹线很细很清晰。对于多电平信号，其眼图是若干排眼孔。当传输存在干扰时， 每次迹线将不能完全重合，示波器上的迹线将加宽，使得眼孔变小，说明传输质量下降。

对于DDR内存读周期的不稳定现象，用Infiniium 54832DMOS测试了传输数据的眼图。将Infi niium 54832DMOS的水平扫描时基外接至DDR内存时钟线，设定期扫描周期为钟信号的整数陪 ；将RAS控制线、CAS控制线、写有效控制线WE、片选有效控制线CS及时钟CLK连到16条数字 通道的5条之上，打开触发设置功能，将示波器设置为高级状态/码型触发，设置这5条控制 线的码型在“1010”及CLK上升沿有效时触发，来满足数据读发生；将探针接至数据引脚， 打开无限余辉特性，开启彩色辉度合同及测量，来检测每一个传输的数据位眼图。通过统计 检测的方法，可得到了DDR内存读周期的传送数据的眼图如图2所示。           

通过分析眼图，可以决定接收波形的最佳取样时刻，分析系统对定时误差的灵敏度，观测相 应的噪声边际和噪声容限，分析最佳取样时刻的信号失真，以确定相应的参数来配置内存的 “SMART”缓冲区，保证信号的完整性。
4 结束语

新的技术需要新的测量工具，新的工具为新技术的进一步发胀打下了坚实的平台，迎来了更 快更有效的发展。Infiniium 54833D混合信号示波器（MSO）适应现代信息技术的发展要求 ，以其独有的特性得到了广大使用者的普遍认可，为信息技术的进一步发展奠定了基础。
 ［参考文献］
［1］ 蒋焕文.电子测量［M］.北京：中国计量出版社，1982.
［2］ 林占江.电子测量技术［M］.北京：电子工业出版社，2002.
［3］ 李旭主.数字通信技术基础［M］.北京：机械工业出版社，1998.
［4］ 美国安捷伦公司.安捷伦混合信号示波器时数据手册［S］.

推荐访问:基带 信号 内存 测试 分析