高速信号测试基础知识
高速数字信号的眼图和抖动测量
Total Jitter (TJ)
Data-Uncorrelated
Deterministic Jitter (DJ) Periodic Jitter (PJ) Sub Rate Jitter (SRJ)
Random Jitter (RJ)
Data Dependent Jitter (DDJ) Inter-symbol Interference (ISI)
高速数字信号的 眼图和抖动测量技术
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V 1.0
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数字信号的眼图
• 数字信号的眼图包含丰富的信息，体现数字信号的整体特征，能够很好的 评估数字信号的品质，因而数字信号眼图分析是数字系统信号完整性分析 的关键之一。 • 眼图实际上是一系列数字信号的不同码型按一定的规律在示波器屏幕上累 积显示的结果。
• PLL（锁相环路）
• 模拟链路接收端通过硬件PLL恢复时钟后看到的抖动成分
• 外时钟恢复
• 被测信号没有使用嵌入式时钟而是具有显性时钟信号
• 特殊方式
• 实例：PCI Express时钟恢复方式
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PLL带宽对抖动测量的影响
抖动传递函数JTF：恢复时钟中的抖动与输入信号中抖动之比
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Bathtub曲线
• Bathtub曲线的中部大部分地 受到Rj的影响 • 靠向眼睛交叉点较大地受到Dj 影响 • 在既定的BER水平下，Dj的PkPk值与Rj的标准偏差值影响眼 睛的张开度
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为什么需要时钟恢复
数字信号的很多测试测量都需要时钟信息
高速信号测试基础知识(去加重预加重)分解课件
对未来高速信号测试技术发展的展望
更高速度的信号测试
随着科技的不断发展，未来的高速信号测试技术将会向着更高速度的方向发展。这需要我 们不断探索新的技术手段，提高信号的传输速度和稳定性，以满足不断增长的数据传输需 求。
更广泛的信号测试应用
高速信号测试技术的应用范围将会越来越广泛，不仅局限于通信领域，还将涉及到其他领 域如医疗、航空航天等。这需要我们不断拓展高速信号测试技术的应用领域，以满足不同 行业的需求。
去加重与预加重技术在高速信号测试中的未来发展趋势
更高的测试速度
随着信号传输速率的不断 提高，去加重和预加重技 术将不断优化以提高测试 速度。
更Байду номын сангаас泛的适用范围
随着技术的不断发展，去 加重和预加重技术将应用 于更多领域，如生物医学 工程、航空航天等。
更精确的参数调整
未来去加重和预加重技术 将实现更精确的参数调整 ，以满足不同测试需求和 提高测试精度。
预加重技术的应用场 景
预加重技术广泛应用于通信、广播、 电视、音频等领域。在通信领域中， 预加重技术可以用于提高数字信号的 传输质量和可靠性；在广播、电视领 域中，预加重技术可以用于改善图像 和声音的质量；在音频领域中，预加 重技术可以用于降低音频信号的失真 度。
04
CATALOGUE
去加重与预加重技术在高速信 号测试中的应用
去加重技术的优缺点与应用场景
总结词
去加重技术的优点在于能够提高信号的传输质量和稳定性，减小信号的畸变和失真，适 用于高速数字信号传输和长距离传输。然而，去加重技术也存在一些缺点，如可能会引
入额外的噪声和计算复杂度较高。
详细描述
在高速数字信号传输中，由于信号的传输速率较高，信号在传输过程中容易产生畸变和 失真，影响信号的质量和稳定性。因此，去加重技术被广泛应用于高速数字信号传输中 ，如光纤通信、数字电视信号传输等。此外，在长距离传输中，由于信号的衰减和畸变
测量高速信号快速且比较干净的测量方法
测量高速信号快速且比较干净的测量方法
测量高速信号快速的、比较干净的测量方法
您想在高速信号上进行快速而又比较干净(精确)的测量吗？
没时间把探头尖端焊接到器件上？
不确定高速设计的问题来自哪儿？
这些都是工程师们经常遇到的问题。
随着时间压力越来越大，偶发问题阻碍项目竣工，您需要一种快捷、简便、高性能的方法，来测量高速信号。
在示波器上捕获信号的传统方式一直是采用手持式示波器探头。
这种点测探头方式值得信赖，有很多优势，如通过在不同测试点之间移动探头尖端，能够迅速扫描一系列信号。
如果不担心测量的保真度，那幺这种浏览方式的效果很好，因为看到DC电压电平或工作时钟已经足够了。
如果需要更详细的分析或更高的测量保真度，那幺许多工程师会选择把探头尖端焊接到电路板上。
而现在，由于泰克P7700探头的问世，工程师们有了一种新的选择，可以使用精密的点测探头尖端连接到高带宽差分探头或TriMode™探头上。
通过新的高带宽点测探头尖端，您可以快速简便地在不同测试点之间移动探头，同时仍能保持测量保真度。
物理挑战
您可能会说：我需要探测形状非常小的电路特点和元器件。
我的元器件尺寸是0201，差分线对最近可能会达到14mils (0.35mm)。
当前元器件体积这幺小，电路板密度这幺高，接触测试点极具挑战性。
此外，测试点通路是BGA 封装部件背面的通路或位于较大部件之间的解耦电容器。
电路板设计试图把尽可能多的功能封装到器件中，只要PCB设计规则允许，那幺通路间距会尽。
高速信号常见问题分析
高速信号常见问题分析（一）----一个25MHZ时钟信号的单调性问题测试分析美国力科公司上海代表处胡为东【摘要】本文结合实际测试中遇到的时钟信号回沟问题介绍了高速信号的概念，进一步阐述了高速信号与高频信号的区别，分析了25MHZ时钟信号沿上的回沟等细节的测试准确度问题，并给出了高速信号测试时合理选择示波器的一些建议。
【关键词】高速信号示波器时钟回沟带宽采样率一、问题的提出下图1为一个25MHZ 时钟信号的测试结果截图：图1 使用一个1G带宽、10GS/S的示波器测试一个25M的时钟信号的频率、上升时间等测试结果测得上升时间为485ps，时钟频率为25MHZ左右。
从这个测试结果图上我们并不能看出什么问题来，时钟频率的偏差也很小。
对于时钟信号，我们通常是使用其上升沿或者下降沿的中间电平位置来采样数据，因此时钟信号上升沿或者下降沿的单调性就显得非常重要。
下图2为该时钟上升沿的细节，从该图上我们可以清楚的看到示波器对该信号的采样点位置及采样点个数。
图2 使用一个1G带宽、10GS/S的示波器测试一个25M的时钟上升沿的测试结果从图2上我们可以看到波形上升沿比较平滑，单调性很好。
那么如果我们用一个更高带宽、更高采样率的示波器来测这个时钟会有什么样的变化呢？下图3为用一个6G带宽的示波器，20GS/s采样率去测量该时钟信号，我们发现在该时钟信号的上升沿的中点位置处明显有一个回沟，说明事实上该时钟信号的上升沿是非完全单调的！图3使用一个6G带宽、20GS/S的示波器测试一个25M的时钟上升沿的测试结果那么到底是由于示波器带宽的原因还是由于示波器采样率的原因导致该时钟信号在1G带宽的示波器上和6G带宽的示波器上测试结果的差异呢？下图4为用一个6G带宽的示波器，10GS/s采样率去测量该时钟信号的测试结果图：图4 使用一个6G带宽、10GS/S的示波器测试一个25M的时钟上升沿的测试结果从图4中我们可以看到，波形的回沟已经变得很不明显，和1G带宽，10GS/s 采样率的示波器测得的结果很类似，另外我们还将6GHZ带宽的示波器带宽限制到了1GHZ ,当使用10Gs/s的采样率的时候，上升沿上看不到回沟；当使用20Gs/s 的采样率的时候，能够看到回沟，通过分析比较我们应该可以认为该时钟信号的非单调边沿未能准确测试主要原因应该是示波器采样率不足，示波器带宽也可能有一定的影响，但是影响应该很小。
高速信号
高速信号:通常我们定义，一个信号边沿的上升时间如果小于等于4~6 倍的信号传输延时，则认为该信号是高速信号，对该信号的分析要引入传输线理论，而该信号的设计也要考虑信号完整性问题。
如对于一个10MHz 的信号，假设其边沿的上升时间为1ns，而常见的FR- 4 基材的PCB 的表层走线的传输速度为180ps/inch。
可以推算，如果该信号从源端到宿端的走线长度超过了28000mil，就必须作为高速信号对待了。
阻抗不匹配可能带来的问题阻抗不匹配可能引起很多信号质量问题，最常见的包括过冲、振荡、台阶、回沟等。
这些信号质量问题可能会给电路的可靠工作埋下隐患甚至导致系统完全失效。
（1）过冲过冲多是由于驱动太强或匹配不足而导致，过冲的幅度如果超过了芯片允许的最大输入电压，则会对芯片造成损伤，导致器件寿命大大降低。
（2）振荡振荡多是由于传输线上电感量太大或阻抗不匹配而引起多次反射造成的。
如果振荡的幅度太大同样会对器件寿命造成损伤，同时，振荡会使系统的EMC 性能劣化。
另外，如果振荡的幅度超过了信号的判决电平，则会造成错误判决。
（3）台阶产生台阶的可能原因是匹配电阻过大，台阶如果出现在阈值电平附近可能会导致错误判决。
（4）回沟产生回沟的原因可能是匹配电阻过大或串扰。
回沟也会导致错误判决，而且，如果时钟信号在阈值电平附近出现回沟，则可能导致时序电路两次触发。
阻抗匹配端接策略（1）使负载阻抗与传输线阻抗匹配，即并行端接；（2）使源阻抗与传输线阻抗匹配，即串行端接。
如果负载反射系数或源反射系数二者任一为零，反射将被消除.一般应采用并行端接,因其是在信号能量反射回源端之前在负载端消除反射,这样可以减少噪声、电磁干扰以及射频干扰。
但是串行端接比较简单，应用也很广泛。
并行端接并行端接主要是在尽量靠近负载端的位置加上拉或下拉阻抗以实现终端的阻抗匹配，根据不同的应用环境，并行端接又可分为以下几种类型：①简单的并行端接②戴维宁（Thevenin）并行端接③主动并行端接④并行AC 端接⑤二极管并行端接串行端接串行端接是通过在尽量靠近源端的位置串行插入一个电阻（典型阻值10Ω到75Ω）到传输线中来实现的。
信号完整性测试
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2021/7/22
测试能帮我们做些什么？
▪ 验证
–验证我们的硬件设计是否符合设计要求 –验证我们的信号质量是否达到设计要求：波形，时序，电源 –验证仿真结果和实测结果的一致性：波形，时序，电源 –验证模型的准确性
▪ 调试
–调试的目的：发现问题，解决问题 –问题是否是硬件设计的问题？ –问题是否是器件的原因：驱动能力？模型？ –问题是否是布局布线的问题：拓扑？端接？阻抗？走线长度？串扰？
▪ 高速电路常见测试问题和调试技巧
▪ 衡量高速信号质量的重要手段和方法：眼图和抖动测试与分析
▪ 高速互连的阻抗测试与分析
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2021/7/22
客户调查：您需要哪一项测试？
System test
(functional check; debug)
2
1
Test points
Tx output
Tx + -
Tx + Interconnect
▪ 测试仪器的关键指标
–探头影响 –带宽和上升时间 –采样模式 –时钟恢复 –时间精度
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2021/7/22
探头如何影响测量测量系统
VCC
CC VIN
RC 探头及仪表
RP
CP
RE
DUT
NOTE: VCC 为交流对地
没有探头及仪表
有探头及仪表
Gain = - RC RE
f0 = 1 2 RCCC
Gain = - (RC||RP) RE 1
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2021/7/22
波形测试——模板测试
10
2021/7/22
时序测试
▪ 时序测试的内容：
高速信号测试基础知识(去加重-预加重)
目录
高速串行信号LVDC 抖动的分析
1
2 3 4 5
眼图的说明
其它 PCIe信号测试实例
什么是抖动
抖动的成因
抖动的组成
随机抖动RJ
确定性抖动DJ
周期性抖动
占空比失真DCD
码间干扰ISI
目录
高速串行信号LVDC 抖动的分析
1
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眼图的说明
其它 PCIe信号测试实例
眼图的形成过程示例
Single Run，点击Start开始测试。
Pcie测试步骤
实测pcie_5G信号结果
USB信号测试结果
谢谢！
1. 眼图.
眼图的说明
眼图已成为信号完整性和兼容性测试的基石之一,对于不同工 业标准的数字传输信号的验证测试和兼容性测试来说,眼图是规 范测量. （1）眼图张开的宽度决定了接收波形可以不受串扰影响而抽样 再生的时间间隔。显然，最佳抽样时刻应选在眼睛张开最大的时 刻。 （2）眼图斜边的斜率表示系统对定时抖动（或误差）的灵敏度 ，斜边越陡，系统对定时抖动越敏感。 （3）眼图左（右）角阴影部分的水平宽度表示信号零点的变化 范围，称为零点失真量，在许多接收设备中，定时信息是由信号 零点位置来提取的，对于这种设备零点失真量很重要。 （4）在取样时刻，阴影区的垂直宽度表示最大信号失真量。 （5）在取样时刻，上、下两阴影区间隔的一半是最小噪声容 限，噪声瞬时值超过它就有可能发生错误判决。
BER
KRONE公司定义 10E-12误码率称为零误码率，零误码率意味着每十万 亿个比特中产生的误码小于1个。
常用规范要求:
1000Base-T网络制定的可接受得最高限度误码率是10E-10;
SAS 可接受的最高限度误码率是10E-12；
高速串行信号接收机测试
力劢
（ 美国力科公 司成都代表处 ， １ ０ ） ６ ０１ ７
摘要： 本文 讨论 了高速 串行信 号接 收机测 试 的必要 性和 方法 ， 绍 了一种针 对 当前 主 流 串行信 号标 准 的 介
测 试 仪 器 Ｐ Ｒ ３ ＥＴ 。
关键词 ； 高速 串行 信 号； 收机测试 ； 接 误码 率 测试； 动容 限测试 ； 抖 力科 Ｐ Ｒ ３ Ｅ Ｔ
这种仪器一般是误码率测试仪 （ ｉ ｒ ｒ ａ Ｂｔ ｒ ｔ ｏＲ ｅ Ｅ
Ｔｓ ｒＢ Ｒ 。简 单 地说 ， ｅｔ ，Ｅ Ｔ） ｅ 误码 率 测 试 就是 发 送 已
知 数据 给被 测接 收 机芯 片 ，通过量 化 被错误 判 决数 据 的 比例来 衡量 接 收机 芯片 的性 能 。 在功 能上 ， 误码
Ｈｉ ｈ Ｓ ｅ ｄ Ｓ ｒａ ｉ ｎ ｌ ｃ ｉ ｅ ｓｉ ｇ ｇ ｐ ｅ ｅ ｉ ｌＳ ｇ ａ Ｒｅ ｅｖ ｒ Ｔｅ ｔ ｎ
Ｗ ＡＮ ｉ ｍａ Ｌ－ ｉ
（ ｅ ｒｙＣ ｒｏａｉ ｈ ｎ ｄ ｆｃ ，１ ０ ７ Ｌ Ｃｏ ｏｐ ｒｔ ｎＣ ｅｇ ｕＯｆ ｅ ０ １ ） ｏ ｉ ６
它包 含 ：
信 号检测 （ 大 ， 衡 ） 放 均 ； 基 于锁相 环 （ Ｌ 的时 钟恢 复 ； Ｐ Ｌ）
判决 电路 （ 并转 串 ， 线路 码解 码 ） 。 对接 收机 性 能 的测试 实 际就是 对 以上 三个 主要
环 ， 图 ５ ａｅｎＧ ｎｒｔｒ 出带 有 “ 如 。Ｐｔｒ ｅｅａ 发 ｔ ｏ 干扰 ”的信
行 接 收机测 试 。
｛
１ 可 以识 别 出多 小 幅度 的信 号 ，即接 收 灵 敏 ）
度；
２） 时 钟恢 复 电路 中的锁 相 环 能否 去 除低 频 抖 动； ３） 够正 确识 别 出带有 多 大抖 动 的数 据 ， 能 即抖
四步检查法轻松搞定示波器测量高速信号
四步检查法轻松搞定示波器测量高速信号随着电子技术的高速发展，通信信号频率越来越高，信号质量要求也越来越严。
那么要测量这些高速信号要用什么参数的示波器呢？有些人就会说那选一个贵一些高端一些的示波器不就可以了么。
其实并不是这样的，如果不注重一些细节问题用再贵的示波器也不见得能够测量的很精准。
下面看看如何更好的利用示波器来测量高速信号：一、带宽的选择：测量高速信号，首先要考虑测试系统的带宽，这个测试系统的带宽包括探头的带宽和示波器的带宽。
要测量500MHz的信号，用一个500MHz带宽的示波器是不是就可以了？一些用户可能对带宽的概念并不是很清晰。
认为500MHz带宽的示波器就可以测量500MHz的信号了，其实并不是这样。
带宽所指的频率是正弦波信号衰减到-3dB时的频率，而我们一般测量的数字信号都不是正选波，而是接近方波。
这两者对带宽的需求是不同的。
根据傅里叶变换可知，方波可以分解为奇次倍数频率的正弦波。
比如1MHz的方波，是由1MHz、3MHz、5MHz、7MHz......等正弦波叠加而成。
下图为不同滤波器下方波信号的响应。
分别为把滤波器设置为方波基频频率、3次谐波频谱、5次谐波频率、7次谐波频率的方波响应。
图1 截至频率为方波频率的滤波情况图2 截至频率为方波3次谐波频率的滤波情况图3 截至频率为方波5次谐波频率的滤波情况图4 截至频率为方波7次谐波频率的滤波情况可以看出想要得到较为完整的方波信息，最少需要5次谐波分量，而且如果想要获得更加准确的信息，就需要能够测量到更多的谐波分量。
所以选择示波器和探头带宽时至少要选择被测量方波信号的5次谐波频率以上的带宽。
二、探头的选择示波器是无法直接对信号进行测量的，必须通过一个物理连接将信号传输到示波器内。
这种物理连接就是探头。
探头对高速信号测量来说至关重要。
普通无源探头一般有1:1探头和10：1探头两种。
这两种探头除了衰减比例不同外，还会对高速信号产生很大的差异。
高速数字信号的眼图和抖动测量技术(基于Keysight示波器测量)
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码间干扰ISI
由于链路的有限带宽，抑制了信号中高频成分的通过
• 驱动器 Driver • 对比器Comparator • PCB线路与电缆的散射（衰减、损耗、阻抗不连续性导致的反射） 对经常切换的“1,0,1,0,…” 的高频信号，衰减比连续的“1,1,1,1,0,0,0,0,…” 的低
频信号要来得厉害。所以长的连续不变码到达更高的电平，在跳变时需要更多的 时间才能到达门限电平，导致信号抖动。因为这个抖动的幅度与码型相关，所以 又称码型相关抖动。
定义: 信号的某特定时刻相对于其理想时间位置上的短期偏离
参考: Bell Communications Research, Inc (Bellcore), “Synchrouous Optical Network (SONET) Transport Systems: Common Generic Criteria, TR-253-CORE”, Issue 2, Rev No. 1, December 1997
Total Jitter (Tj)总体抖动
Random Jitter (Rj) 随机抖动
Deterministic Jitter (Dj) 确定性抖动
Periodic Jitter (Pj) 周期性抖动 Data-Dependent Jitter(DDJ)数据相关抖动
Inter-Symbol Interference (ISI)码间干扰 Duty Cycle Distortion (DCD)占空比失真
+
-
JT(t,W, s) dt
t
由于右边信号跳变所造成的误码
由于左边信号跳变所造成的误码
TBER (t,W, s) = LBER (t,W, s) + RBER (t,W, s)
高速设计基本知识点
高速设计基本知识点高速设计是现代电子工程领域的一个重要分支，它涉及到许多关键的技术和概念。
本文将介绍高速设计的基本知识点，帮助读者理解和掌握这一领域的基础要点。
一、时序和延迟时序是指信号在电路中传播的速度和时间关系。
在高速设计中，我们需要注意信号的传播延迟。
延迟可以通过调整电路布局、使用特殊的信号线和缓冲器来控制。
二、信号完整性高速信号的完整性是指信号在传输过程中保持准确和可靠的能力。
为了保证信号的完整性，我们需要考虑信号的反射、干扰和噪音等因素。
常用的方法包括使用终端电阻、匹配信号线的阻抗、增加屏蔽层等。
三、功率分配和地面引入在高速设计中，电源和地面的布局对于系统的性能和稳定性非常重要。
合理的功率分配和地面引入可以减少电源噪音、提高信号完整性和抑制辐射干扰。
四、布线和层叠高速设计中的布线需要考虑到信号线长度、走线路径、相邻信号线间的间距等因素。
合理的布线可以降低串扰和延迟，提高系统性能。
层叠是指在多层PCB中将信号和电源层相互叠加，以达到电磁兼容和信号完整性的要求。
五、信号完美匹配为了确保信号在各个组件之间的传输准确和高效，我们需要进行信号完美匹配。
信号完美匹配包括对信号线的长度、阻抗、延迟等进行精确地控制，以保证信号在不同组件之间传输的匹配性。
六、引脚排布和设计规则在高速设计中，合理的引脚排布可以最大程度地减少信号线的长度和延迟，提高系统性能。
此外，合理的设计规则也是高速设计的关键要素，可以通过减小信号线长度、增加引脚功率等方式来提高系统性能和稳定性。
七、仿真和调试在高速设计的过程中，仿真和调试是必不可少的步骤。
通过仿真软件可以模拟和分析信号在系统中的传输，找出潜在的问题并进行优化。
而调试过程则是对设计的硬件进行验证和问题排查的过程。
结论高速设计作为电子工程领域的重要分支，需要掌握并熟悉其中的基本知识点。
本文介绍了高速设计中的时序和延迟、信号完整性、功率分配和地面引入、布线和层叠、信号完美匹配、引脚排布和设计规则以及仿真和调试等基本知识点。
示波器测量高速信号时的注意事项
示波器测量高速信号时的注意事项随着电子技术的快速发展，通信信号频率越来越高，信号质量要求也越来越严。
测量这些高速信号是不是只要选一个昂贵的示波器就行了呢？其实不然，如果一些细节没有被注意，再贵的示波器也不见得测得准！一、带宽选择测量高速信号，首先要考虑测试系统的带宽，这个测试系统的带宽包括探头的带宽和示波器的带宽。
要测量100MHz的信号，用一个100MHz带宽的示波器是不是就可以了？一些用户可能对带宽的概念并不是很清晰。
认为100MHz带宽的示波器就可以测量100MHz 的信号了，其实并不是这样。
带宽所指的频率是正弦波信号衰减到-3dB时的频率，而我们一般测量的数字信号都不是正选波，而是接近方波。
这两者对带宽的需求是不同的。
根据傅里叶变换可知，方波可以分解为奇次倍数频率的正弦波。
比如1MHz的方波，是由1MHz、3MHz、5MHz、7MHz......等正弦波叠加而成。
下图为不同滤波器下方波信号的响应。
分别为把滤波器设置为方波基频频率、3次谐波频谱、5次谐波频率、7次谐波频率的方波响应。
图 1 截至频率为方波频率的滤波情况图 2 截至频率为方波3次谐波频率的滤波情况图 3 截至频率为方波5次谐波频率的滤波情况图 4 截至频率为方波7次谐波频率的滤波情况可以看出想要得到较为完整的方波信息，最少需要5次谐波分量，而且如果想要获得更加准确的信息，就需要能够测量到更多的谐波分量。
所以选择示波器和探头带宽时至少要选择被测量方波信号的5次谐波频率以上的带宽。
二、探头的选择示波器是无法直接对信号进行测量的，必须通过一个物理连接将信号传输到示波器内。
这种物理连接就是探头。
探头对高速信号测量来说至关重要。
普通无源探头一般有1:1探头和10：1探头两种。
这两种探头除了衰减比例不同外，还会对高速信号产生很大的差异。
想要解释这个问题，需要现讨论一下探头的一个关键特性——负载效应。
理想情况下，我们希望我们的测量设备的阻抗无穷大，这样测试设备的接入就不会对被测系统产生任何影响，从而保证测量的真实性。
高速信号常见问题分析-一个25mhz时钟信号的单调性问题测试分析
高速信号常见问题分析（一）----一个25MHZ时钟信号的单调性问题测试分析胡为东美国力科公司上海代表处2008年10月【摘要】本文结合实际测试中遇到的时钟信号回沟问题介绍了高速信号的概念，进一步阐述了高速信号与高频信号的区别，分析了25MHZ时钟信号沿上的回沟等细节的测试准确度问题，并给出了高速信号测试时合理选择示波器的一些建议。
【关键词】高速信号示波器时钟回沟带宽采样率一、问题的提出下图1为一个25MHZ 时钟信号的测试结果截图：图1 使用一个1G带宽、10GS/S的示波器测试一个25M的时钟信号的频率、上升时间等测试结果测得上升时间为485ps，时钟频率为25MHZ左右。
从这个测试结果图上我们并不能看出什么问题来，时钟频率的偏差也很小。
对于时钟信号，我们通常是使用其上升沿或者下降沿的中间电平位置来采样数据，因此时钟信号上升沿或者下降沿的单调性就显得非常重要。
下图2为该时钟上升沿的细节，从该图上我们可以清楚的看到示波器对该信号的采样点位置及采样点个数。
图2 使用一个1G带宽、10GS/S的示波器测试一个25M的时钟上升沿的测试结果从图2上我们可以看到波形上升沿比较平滑，单调性很好。
那么如果我们用一个更高带宽、更高采样率的示波器来测这个时钟会有什么样的变化呢？下图3为用一个6G带宽的示波器，20GS/s采样率去测量该时钟信号，我们发现在该时钟信号的上升沿的中点位置处明显有一个回沟，说明事实上该时钟信号的上升沿是非完全单调的！图3使用一个6G带宽、20GS/S的示波器测试一个25M的时钟上升沿的测试结果那么到底是由于示波器带宽的原因还是由于示波器采样率的原因导致该时钟信号在1G带宽的示波器上和6G带宽的示波器上测试结果的差异呢？下图4为用一个6G带宽的示波器，10GS/s采样率去测量该时钟信号的测试结果图：图4 使用一个6G带宽、10GS/S的示波器测试一个25M的时钟上升沿的测试结果从图4中我们可以看到，波形的回沟已经变得很不明显，和1G带宽，10GS/s采样率的示波器测得的结果很类似，另外我们还将6GHZ带宽的示波器带宽限制到了1GHZ ,当使用10Gs/s的采样率的时候，上升沿上看不到回沟；当使用20Gs/s的采样率的时候，能够看到回沟，通过分析比较我们应该可以认为该时钟信号的非单调边沿未能准确测试主要原因应该是示波器采样率不足，示波器带宽也可能有一定的影响，但是影响应该很小。
高速串行信号的接收端测试
Tቤተ መጻሕፍቲ ባይዱansmitter
Pre-emphasis De-emphasis Pre-overshoot
Serial Data Transfer Link
Receiver
Amplifier，Equalization
Serializer; 8B/10B Encode;
Scramble; Transimit FIFO
并行数据转换成串行数据并辅以相应的编码，可以以 LVDS 或者 CML 等差分电平的方 式实现高速、高可靠的传输，传输通道结构也可实现极大的简化。从上述结构图中我们可以 看出，串行数据传输链路中是没有专门的时钟信号传输的，那么接收端如何实现对串行数据 的解串、解码呢？事实上接收端会有专门的 CDR（Clock Data Recovery ）电路用以从串行 数据中恢复出时钟。因此，一个最典型的串行数据链路的发送端的内部结构至少应包括：串 行化（Serializer）电路、8B/10B 编码电路（通常在 8B/10B 编码电路之前还有一级 Scramble 编码电路以减小信号的高频谐波分量及信号失真）；接收端应至少包括解串电路 （Deserializer）、8B/10B 解码电路、CDR 时钟数据恢复电路等。
高速信号与信号完整性讲解
什么是高速数字信号？高速数字信号由信号的边沿速度决定，一般认为上升时间小于4倍信号传输延迟时可视为高速信号，而高频信号是针对信号频率而言的。
高速电路涉及信号分析、传输线、模拟电路的知识。
错误的概念是：8KHz帧信号为低速信号。
多高的频率才算高速信号？当信号的上升/下降沿时间< 3~6倍信号传输时间时,即认为是高速信号.对于数字电路，关键是看信号的边沿陡峭程度，即信号的上升、下降时间,信号从10%上升到90%的时间小于6倍导线延时,就是高速信号!即使8KHz的方波信号,只要边沿足够陡峭,一样是高速信号,在布线时需要使用传输线理论。
信号完整性研究：什么是信号完整性?时间:2009-03-11 20:18来源:sig007 作者:于博士点击: 1813次信号完整性主要是指信号在信号线上传输的质量，当电路中信号能以要求的时序、持续时间和电压幅度到达接收芯片管脚时，该电路就有很好的信号完整性。
当信号不能正常响应或者信号质量不能使系统长期稳定工作时，就出现了信号完整性问题，信号完整性主要表现在延迟、反射、串扰、时序、振荡等几个方面。
一般认为，当系统工作在50MHz时，就会产生信号完整性问题，而随着系统和器件频率的不断攀升，信号完整性的问题也就愈发突出。
元器件和PCB板的参数、元器件在PCB板上的布局、高速信号的布线等这些问题都会引起信号完整性问题，导致系统工作不稳定，甚至完全不能正常工作。
1、什么是信号完整性（Singnal Integrity）？信号完整性（Singnal Integrity）是指一个信号在电路中产生正确的相应的能力。
信号具有良好的信号完整性（Singnal Integrity）是指当在需要的时候，具有所必须达到的电压电平数值。
主要的信号完整性问题包括反射、振荡、地弹、串扰等。
常见信号完整性问题及解决方法：问题可能原因解决方法其他解决方法过大的上冲终端阻抗不匹配终端端接使用上升时间缓慢的驱动源直流电压电平不好线上负载过大以交流负载替换直流负载在接收端端接，重新布线或检查地平面过大的串扰线间耦合过大使用上升时间缓慢的发送驱动器使用能提供更大驱动电流的驱动源时延太大传输线距离太长替换或重新布线, 检查串行端接头使用阻抗匹配的驱动源, 变更布线策略振荡阻抗不匹配在发送端串接阻尼电阻2、什么是串扰（crosstalk）？串扰（crosstalk）是指在两个不同的电性能之间的相互作用。
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（4）在取样时刻，阴影区的垂直宽度表示最大信号失真量。 （5）在取样时刻，上、下两阴影区间隔的一半是最小噪声容 限，噪声瞬时值超过它就有可能发生错误判决。
LVDS : 其低压幅和低电流驱动输出实现了低噪声和低功耗。 LVDS: Low Voltage Differential Singaling
传输信号幅度的变化
一般,当信号幅度减小时,噪音裕度相应也降低,然而,LVDS就不是这种情 况,因为是差分信号,这2根线上共有的噪音将会被抑制掉.这是差分信号的 好处.
眼图测试的作用
1. 眼图测量既迅速又容易. 2. 提供更深次的诊断信息. 3. 眼图可以显示数字信号的整体品质. 4. 能够进行子系统和组件分析; 5.能够反映链路上传输的所有数字信号的整体
信息. 6.眼高不能太低：会导致数据误判。 7.眼图不能太高：1）导致EMI。2）导致器件 功耗过大
什么是模板
高速信号测试基础知识
李华 2012-7
目录
1
高速串行信号LVDC
2
抖动的分析
3
眼图的说明
4
其它
5
PCIe信号测试实例
测试内容
.信号完整性测试内容. - 阻抗的测试 - 波形的测试 - 时序的测试 - 电源的测试 - 均衡,预加重 - 误码率BER
.测试能帮我们做什么. - 验证我们的硬件设计是否符合设计要求 - 验证我们的信号质量是否达到设计要求 - 验证仿真结果和实测结果的一致性. - 发现问题 - 区分问题时硬件设计问题还是器件的原因. - 问题是否是布局布线,端接阻抗,走线,串扰等原因.
LVDS
速度 :信号的转换时间就是你能达到的速度极限.更高的信号摆幅将需花更长 的时间才能完成转换。一个提高速度的办法就是缩短转换时间,但由于噪 音,串扰和功率方面的原因,那是不现实的.
为了提高速度,LVDS通过降低信号摆幅来加快转换过程,更短的转换时间,并不 会增加串扰,EMI和功耗. 一般来说,这减小了噪音裕度,但LVDS利用其差分 传输方式来解决问题,信噪比得到大大提高.
目录
1
高速串行信号LVDC
2
抖动的分析
3
眼图的说明
4
其它
5
PCIe信号测试实例
BER
在数字电路系统中，发送端发送出多个比特的数据，由于多种因素 的影响，接收端可能会接收到一些错误的比特（即误码）。错误的比特数 与总的比特数之比称为误码率，即Bit Error Ratio，简称BER。误码率是描述 数字电路系统性能的最重要的参数。是衡量数据在规定时间内数据传输的 精确性的指标。
BER
KRONE公司定义 10E-12误码率称为零误码率，零误码率意味着每十万 亿个比特中产生的误码小于1个。
常用规范要求:
1000Base-T网络制定的可接受得最高限度误码率是10E-10; SAS 可接受的最高限度误码率是10E-12； PCIe 可接受的最高限度误码率是10E-12； QPI 可接受的最高限度误码率是10E-12。
串行传输的基本框图
1.由硬件上数据线路的减少到速度越来越高. 2. 包含数据和时钟. 3. 电压越来越低. 250--450mv 4. LVDS是由电流驱动,恒定3.5mA. 则 3.5mAX100欧=350mv
串行传输的基本框图
如上图,由Parallel-Serial Converter ;Transmitter ; Recever ; Serial-Parallel 四大部分组成.
1. 眼图.
眼图的说明
眼图已成为信号完整性和兼容性测试的基石之一,对于不同工 业标准的数字传输信号的验证测试和兼容性测试来说,眼图是规 范测量.
（1）眼图张开的宽度决定了接收波形可以不受串扰影响而抽样 再生的时间间隔。显然，最佳抽样时刻应选在眼睛张开最大的时 刻。
（2）眼图斜边的斜率表示系统对定时抖动（或误差）的灵敏度 ，斜边越陡，系统对定时抖动越敏感。
5
PCIe信号测试实例
眼图的形成过程示例
如果将被测信号输入示波器，并且当示波器的触发时钟和被 测信号同步时，在示波器上显示的图形很象人的眼睛，因此被 称为眼图。
眼图生成原理
1. 眼图.
眼图生成原理
1. 眼图是一系列数字信号在示波器上累积而显示的图形. 所以,眼图特征是采用统计的方式.
2. 通过示波器内置的硬件时钟恢复进行时钟恢复. 3. 以时钟沿为触发条件捕获数据的各比特位的信息. 4. 以时钟沿为参考将所有的比特位叠加形成眼图.
均衡器
前面介绍的预加重和去加重能很好的补偿信号在传输过程中的损耗， 改善信号质量，但是预加重和去加重技术也存在一些缺陷，比如当线路上存 在串扰时，预加重和去加重会将高频串扰分量放大，增大串扰的危害。为了 弥补预加重和去加重技术的缺陷，后来就出现了均衡技术。 跟预加重和去加重不同，均衡技术在信号的接收端使用，它的特性相当于一 个高通滤波器，
去加重 de-emphasis
去加重技术的思想跟预加重技术有点类似，只是实现方法有点不同， 预加重是增加信号上升沿和下降沿处的幅度，其它地方幅度不变；而去加 重是保持信号上升沿和下降沿处的幅度不变，其他地方信号减弱。
去加重补偿后的信号摆渡比预加重补偿后的信号摆幅小，眼图高度低 ，功耗小，EMC辐射小。
Bathtub曲线
预加重 pre-emphasis
为便于信号的传输,而对某些频谱分量的幅值相对于其他分量的幅值预 先有意予以增强的措施.
信号传输线表现出来的是低通滤波器特性,传输过程中信号的高频成 分衰减大,低频成分衰减小,预加重技术的思想就是在传输新的始端增强信 号的高频成分,以补偿高频分量在传输过程中的过大衰减.信号的高频分量 主要出现在信号的上升沿和下降沿处,预加重技术就是增强信号上升沿和 下降沿的幅度.
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目录
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高速串行信号LVDC
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抖动的分析
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眼图的说明
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其它
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PCIe信号测试实例
PCIe信号的测试
测试准备:
16G以上带宽示波器; TCA_SMA转换头； 高速测试线缆-PCIe； 测试夹具CLB。 测试软件RT-eye
PCIe测试过程
测试步骤:
择Analyze->RT-Eye Compliance and Analysis启动软件，点击Run Wizard进入导航界面；或者选择Measurements->Wizard进入导航界面; Step 1中选择探头类型，使用SMA线缆选择Single-Ended ； Step 2选择信号通道，一般高速串行信号单端连接，选择Ch1和Ch3 ； Step 3选择PCIe信号速率，根据实际选择PCIE:2.5G或5.0G； Step 4选择测试项目，一般默认全选； Step 5选择默认Yes ； Step 6选择默认Yes； Step 7选择测试结果显示图像内容，选择默认全部； 观察示波器捕捉信号，确认正常后，保持示波器Run状态，Mode为 Single Run，点击Start开始测试。
Pcie测试步骤
实测pcie_5G信号结果
USB信号测试结果
谢谢！
知识回顾 Knowledge Review
误比特率=错误比特数/传输总比特数
误码率是最常用的数据通信传输质量指标。它表示传输质量的方式是 “在多少位数据中出现一位差错”。举例来说，如果在一万位数据中出现 一位差错，即误码率为万分之一，即10E-4。
IEEE802.3规定最坏情况的误码率是10E-10。在这种条件下，出现的 误码不会降低网络的性能，因为所有的网络软硬件都按这个要求建立。因 此，这个条件下出现的噪音将不足以改变接收端的比特值，不会造成误码.
上图中在相同的dv/dt条件下,速度提高了7X以上.
目录
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高速串行信号LVDC
2
抖动的分析
3
眼图的说明
4
其它
5
PCIe信号测试实例
什么是抖动
抖动的成因
抖动的组成
随机抖动RJ
确定性抖动DJ
周期性抖动
占空比失真DCD
码间干扰ISI
目录
1
高速串行信号LVDC
2
抖动的分析
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
3
眼图的说明
4
其它