Tecnología de PCB - Localización rápida de la integridad de la señal en el diseño de circuitos de alta velocidad

In high-speed circuitDiseño, El método tradicional para localizar la integridad de la señal es aislar los eventos usYo disparadores de hardware, and/O utilizar técnicas de recolección y almacenamiento de profundidad para capturar eventos, Y luego encontrar el problema. Con el aumento de la velocidad y la complejidad del sistema de circuitos de alto rendimiento, La limitación del uso de osciloscopios para localizar la integridad de la señal se hace cada vez más prominente.

Con la aparición de una nueva tecnología de localización de eventos, la situación cambiará dramáticamente. En última instancia, este potente sistema de localización de eventos ayudará a los ingenieros de diseño a encontrar problemas de integridad de la señal rápida y fácilmente.

Método tradicional de localización de la integridad de la señal

Los métodos tradicionales de activación de hardware / adquisición de profundidad y almacenamiento tienen dos ventajas en la integridad de la señal de localización.

En primer lugar, no hay tiempo muerto cuando se utiliza un disparador de hardware para bloquear eventos relacionados. El sistema de activación de hardware mantendrá el sistema de adquisición de osciloscopios funcionando hasta que se encuentre el evento objetivo. Una vez que el evento objetivo está bloqueado, el circuito de activación de hardware activará la adquisición de datos del osciloscopio, y el evento se mostrará en el Centro de la pantalla. Este método es muy conveniente.

En segundo lugar, utilizando la tecnología de adquisición y almacenamiento en profundidad, el usuario no necesita saber el tipo de problema de integridad de la señal que enfrenta el sistema objetivo. Sólo tienen que configurar el osciloscopio para el modo de almacenamiento máximo, el modo de activación para el gatillo de borde, o incluso el gatillo automático, y luego dejar que el osciloscopio comience a funcionar. El osciloscopio captura capturas de pantalla relativamente largas del sistema de destino, y el usuario puede analizar los datos en cualquier momento para determinar si hay un evento problem ático. Esta técnica también se conoce como "tragar y rodar".

Estos métodos son muy eficaces y están profundamente arraigados en la comunidad de ingenieros de diseño electrónico. Sin embargo, este enfoque tiene muchas limitaciones en comparación con las nuevas tecnologías en la industria de pruebas y mediciones.

Un nuevo método para la integridad de la señal de localización

El nuevo método de integridad de la señal de localización es el software de reconocimiento de eventos. El software de reconocimiento de eventos es esencialmente un software inteligente. El software escanea la forma de onda capturada por el osciloscopio para encontrar todo tipo de problemas de integridad de la señal o eventos de problemas de señal. Este método no tiene la función de "zona muerta" del método de activación de hardware. Esto se debe a la existencia de un "tiempo muerto" inherente al post - procesamiento de los datos capturados anteriormente, y a la falta de una "amplia gama" de técnicas de adquisición y almacenamiento en profundidad. Capacidad de conservación e investigación. Sin embargo, el software de identificación de eventos tiene las siguientes ventajas únicas, atrayendo a más y más usuarios de osciloscopios.

1. Monitorear múltiples eventos al mismo tiempo: el método de activación de hardware sólo puede identificar un evento problem ático, y el circuito de activación de hardware está configurado para disparar cuando ocurre un evento en particular, lo que elimina fundamentalmente la posibilidad de monitorear múltiples eventos al mismo tiempo. El software de identificación de eventos no se ve afectado por esta restricción. El software puede ser programado para escanear 5 eventos en cualquier canal o canales simultáneamente. Esto puede reducir en gran medida el alcance de las posibles causas de los problemas de integridad de la señal y el tiempo necesario para aislar eventos complejos relacionados.

2.. Encuentre el mismo evento que ocurre muchas veces: el circuito de activación de hardware sólo puede identificar un evento por captura. De hecho, los eventos se repiten antes o después de que el hardware los aísle, pero el método de activación del hardware no puede encontrar estos eventos recurrentes. El software de reconocimiento de eventos puede hacer esto, y puede encontrar todos los eventos capturados por la memoria de forma de onda. Por lo tanto, los ingenieros de diseño no sólo pueden encontrar la primera falla, sino también la segunda y tercera falla.

3. Navegación de eventos: una vez que el usuario captura una forma de onda larga a través de almacenamiento profundo, el siguiente paso es un trabajo manual muy aburrido y propenso a errores, es decir, reproducir estas formas de onda, examinar cada parte de la forma de onda, y encontrar posibles problemas de integridad de la señal. La tecnología de recolección y almacenamiento en profundidad puede recoger información en 10.000 pantallas. No es práctico ver toda esta información manualmente. No es realista y consume mucho tiempo enviar los datos del osciloscopio al controlador y escribir software personalizado para analizarlos. Una vez que el software de identificación de eventos reconoce todos los eventos del evento objetivo, puede utilizar las teclas de control de reproducción visual del reproductor de DVD para cambiar de ida y vuelta entre múltiples eventos del evento. La figura 1 es un ejemplo de prueba utilizando un osciloscopio Agilent dso81304b.

Figura 1: la barra de navegación (parte inferior de la pantalla) se puede mover automáticamente a cualquiera de hasta cinco eventos diferentes (en cualquiera de los cuatro canales del osciloscopio). El osciloscopio de la figura está buscando la diferencia de ancho de pulso entre los dos canales marcados AX y BX.

4. Identificar múltiples eventos: un sistema típico de activación de hardware puede aislar alrededor de 10 tipos diferentes de eventos o patrones de activación. Sin embargo, el desarrollo de un nuevo modo de activación de hardware es muy problemático para los fabricantes de osciloscopios, lo que requiere una gran cantidad de recursos de desarrollo y un alto costo de producción de CI. Por el contrario, el desarrollo de software de identificación de eventos es mucho más barato. El software actual de identificación de eventos puede aislar cualquier evento que pueda ser medido por la medición de la forma de onda (un osciloscopio moderno puede realizar más de 30 mediciones de la forma de onda), y también puede encontrar eventos problemáticos, como bordes no monótonos causados por terminales de señal incorrectos. Es casi imposible utilizar circuitos de activación de hardware para desencadenar pequeñas formas de onda como bordes no monotónicos.

5. Velocidad de identificación de eventos: la velocidad del Circuito de activación de hardware se ve afectada principalmente por la velocidad de su Transistor, y se utiliza tecnología analógica. Ahora el circuito de activación de hardware de gama alta puede lograr hasta 300 ps de ancho de pulso (o interferencia de pulso) y 3,25 Gbps de activación en serie (activación en serie). A pesar de estos indicadores, los circuitos de activación de hardware no pueden mantenerse al día con los sistemas de nivel superior de hoy que superan los 8,5 Gbps. El software de identificación de eventos sólo está limitado por la tasa de muestreo del osciloscopio, y básicamente utiliza la tecnología digital. La tasa de muestreo del osciloscopio líder en la industria es de hasta 40 gsps. El sistema de reconocimiento de eventos de software puede identificar eventos mucho más rápido que el modo de activación de hardware. La nueva tecnología puede observar eventos de 70 ps de ancho de pulso, con una velocidad de búsqueda de secuencia de hasta 8,5 Gbps (ver otro ejemplo de prueba de señal de alta velocidad mostrado en la figura 2).

Figura 2: el software Agilent infiniiscan puede identificar tiempos de subida ultrarápidos de 36 ps entre AX y BX causados por la interferencia entre símbolos (ISI) de un solo pulso de bits.

6. Resolución de eventos diferenciados: la resolución temporal del Circuito de activación de hardware es relativamente baja. De acuerdo con los diferentes eventos disparados, las características de la señal de onda y las actividades específicas de onda que conducen a los eventos disparados, la resolución es de unas decenas o incluso cientos de picosegundos. Cuando se necesitan mediciones más precisas, la resolución ya no cumple los requisitos (es decir, pueden producirse fallos erróneos). Dado que el reconocimiento de eventos de software es un procesamiento de señales digitales puras, la tecnología DSP, como el algoritmo de interpolación de 1 a 16 puntos de muestreo, se puede utilizar para mejorar eficazmente la resolución de eventos. La comprobación de la tasa de paso de eventos se puede aumentar al nivel de picosegundos. La figura 2 muestra la forma de onda cuando el osciloscopio identifica el borde ascendente de 36 ps.

7. Aislamiento visual: el aspecto más atractivo del software de identificación de eventos es su función de "buscador de área". Muchos usuarios de osciloscopios pueden ver destellos intermitentes ocasionales en la pantalla, pero es demasiado tarde para presionar el botón Stop para bloquearlos. Por lo general, en este caso, el usuario establece el osciloscopio en modo de adquisición única, y luego continúa presionando la tecla de activación única (A veces varias veces) para capturar eficazmente el evento. En la mayoría de los casos, el resultado es sólo dolor en los dedos. El detector de área permite al usuario dibujar áreas en la pantalla. El usuario puede observar el parpadeo intermitente de la señal en la región. Cuando la forma de onda de la señal parpadee en esta área la próxima vez, el osciloscopio se detendrá automáticamente y mostrará claramente la forma de onda. La figura 3 muestra un ejemplo con dos regiones. Esta característica suele ser muy útil.

Figura 3: la función Finder de intervalo puede aislar la primera región inaccesible (la región cuadrada en la esquina superior izquierda) y requiere la forma de onda de la segunda región (la región cuadrada en el Centro inferior). El osciloscopio de la figura puede aislar rápidamente un solo bit "1" de los tres primeros bits "0".

8. Sincronización con el disparador de hardware: el software de identificación de eventos se puede utilizar junto con el disparador de hardware a través del mecanismo de retardo programable. En otras palabras, el método puede capturar eventos de definición de software que ocurren cuando un evento de hardware definido retrasa un período de tiempo especificado. El sistema de combinación de software y hardware puede generar secuenciadores disparadores, o puede utilizar hardware para limitar la forma de onda que debe ser inspeccionada por el software, mejorando así la eficiencia.

El software de identificación de eventos es un complemento eficaz de los métodos tradicionales de activación de hardware o adquisición y almacenamiento de profundidad para identificar la integridad de la señal. Cuando el osciloscopio no tiene un problem a de "tiempo muerto", es decir, cuando la frecuencia del evento es mayor que una vez por segundo (para circuitos de alta velocidad, un segundo es mucho tiempo), la nueva tecnología de software de reconocimiento de eventos se convertirá en una de las herramientas más eficaces y flexibles para El diseño electrónico de la integridad de la señal.