PCB 기술 - 고속 회로 설계에서의 신호 완전성 문제의 신속한 위치

고속 회로 설계에서 신호 무결성 문제를 파악하는 전통적인 방법은 하드웨어 트리거를 사용하여 이벤트를 격리하거나 심층 수집 및 저장 기술을 사용하여 이벤트를 캡처한 다음 문제를 찾는 것입니다.고성능 회로 시스템의 속도와 복잡성이 높아짐에 따라 오실로스코프를 사용하여 신호의 완전성을 포지셔닝하는 문제의 한계가 점차 두드러지고 있다.

새로운 이벤트 포지셔닝 기술이 등장함에 따라 이런 상황은 크게 바뀔 것이다.궁극적으로이 강력한 이벤트 포지셔닝 시스템은 설계 엔지니어가 신호 무결성 문제를 신속하고 쉽게 발견 할 수 있도록 효과적으로 도울 것입니다.

전통적인 신호 무결성 문제 포지셔닝 방법

전통적인 하드웨어 트리거/딥 수집 및 저장 방법은 신호 무결성 문제를 포지셔닝하는 데 두 가지 큰 이점을 제공합니다.

우선 하드웨어 트리거를 사용하여 관련 이벤트를 잠글 때 데드존 시간이 없습니다.하드웨어 트리거 시스템은 대상 이벤트를 찾을 때까지 오실로스코프 수집 시스템을 실행합니다.대상 이벤트가 잠기면 하드웨어 트리거 회로가 트리거되어 오실로스코프의 데이터 수집 작업을 완료하고 화면 중앙에 이벤트가 표시됩니다.이런 방법은 확실히 편리하다.

둘째, 심층 수집 및 저장 기술을 사용하여 사용자는 대상 시스템이 직면 한 신호 무결성 문제의 유형을 알 필요가 없습니다.오실로스코프를 최대 저장 모드로 설정하고 트리거 모드를 가장자리 트리거 또는 자동 트리거로 설정한 다음 오실로스코프가 실행되도록 설정하기만 하면 됩니다.오실로스코프는 대상 시스템에서 수행하는 비교적 긴 화면 캡쳐를 포착하고 사용자는 언제든지 이러한 데이터를 분석하여 문제 이벤트가 있는지 확인할 수 있습니다.이 기술은'삼키기와 굴리기'기술이라고도 불린다.

이러한 오실로스코프를 사용하여 설계를 검증하는 방법은 매우 효과적이며 전자 설계 엔지니어의 커뮤니티에 깊이 뿌리를 두고 있습니다.그러나 테스트 / 측정 산업의 새로운 기술에 비해 이러한 접근 방식은 많은 한계가 있습니다.

신호 무결성 문제를 파악하는 새로운 방법

신호 무결성 문제를 파악하는 새로운 방법은 이벤트 인식 소프트웨어입니다.이벤트 인식 소프트웨어는 본질적으로 지능형 소프트웨어입니다.이 소프트웨어는 오실로스코프에서 캡처한 파형을 스캔하여 다양한 신호 무결성 문제나 신호 문제가 있는 이벤트를 찾아냅니다.이 메서드에는 하드웨어 트리거 메서드의 [대기 시간 없음] 특성이 없습니다.이는 이전에 캡처한 데이터를 사후 처리할 때 고유한 데드 타임이 존재하며 딥 캡처 및 저장 기술이 제공하는 넓은 범위가 없기 때문입니다.저장 및 조사 기능그러나 이벤트 인식 소프트웨어는 다음과 같은 독특한 장점을 가지고 있어 점점 더 많은 오실로스코프 사용자를 끌어들이고 있다.

1.다중 이벤트 동시 모니터링: 하드웨어 트리거 방법은 문제가 있는 이벤트를 하나만 식별할 수 있습니다. 하드웨어 트리거 회로는 특정 이벤트가 발생할 때 트리거하도록 설정되어 다중 이벤트를 동시에 모니터링할 가능성을 근본적으로 제거합니다.이벤트 식별 소프트웨어는 이 제한의 영향을 받지 않습니다.이 소프트웨어는 모든 채널 또는 여러 채널에서 5 개의 이벤트를 동시에 검색하도록 프로그래밍할 수 있습니다.이를 통해 신호 무결성 문제의 잠재적 원인 범위를 점차 줄이고 복잡한 관련 이벤트를 격리하는 데 걸리는 시간을 크게 줄일 수 있습니다.

2. 동일한 이벤트가 여러 번 발생하는 경우 파악: 하드웨어 트리거 회로는 캡처할 때마다 단일 이벤트의 발생만 인식합니다.실제로 이벤트가 하드웨어에 의해 격리되기 전이나 후에 이벤트가 반복되지만 하드웨어 트리거 방법으로는 중복된 이벤트를 찾을 수 없습니다.이벤트 인식 소프트웨어는 이를 통해 파형 스토리지에서 캡처한 모든 이벤트의 발생을 파악할 수 있습니다.따라서 설계 엔지니어는 첫 번째 장애뿐만 아니라 두 번째 및 세 번째 장애도 발견할 수 있습니다.

3. 이벤트 탐색: 사용자가 깊은 스토리지를 통해 긴 파형을 포착하면 다음 단계는 매우 지루하고 오류가 발생하기 쉬운 수동 작업입니다. 즉, 이러한 파형을 재생하고 파형의 각 부분을 검사하며 잠재적인 신호 무결성 문제를 발견합니다.심층 수집 및 저장 기술은 10000개의 화면에서 정보를 수집할 수 있습니다.이 모든 정보를 수동으로 검토하는 것은 비현실적입니다.이러한 오실로스코프 데이터를 컨트롤러에 보내고 사용자 정의 소프트웨어를 작성하여 분석하는 것도 비현실적이고 시간이 많이 걸립니다.이벤트 인식 소프트웨어가 대상 이벤트의 모든 발생을 식별하면 DVD 플레이어의 직관적인 재생 컨트롤 키를 사용하여 이벤트가 여러 번 발생하는 동안 전환할 수 있습니다.그림 1은 Anteron DSO81304B 오실로스코프를 사용한 테스트 예입니다.

그림 1: 탐색 모음 (화면 아래쪽) 은 최대 5개의 다른 이벤트 중 하나 (4개의 오실로스코프 채널 중 하나) 로 자동으로 이동할 수 있습니다.그림의 오실로스코프는 Ax와 Bx로 표시된 두 채널 간의 펄스 폭 차이를 찾고 있습니다.

4. 여러 이벤트 식별: 일반적인 하드웨어 트리거 시스템은 약 10개의 다른 유형의 이벤트 또는 트리거 모드를 격리할 수 있습니다.그러나 새로운 하드웨어 트리거 모델을 개발하는 것은 오실로스코프 제조업체에 매우 번거로우며 많은 개발 자원과 비싼 IC 생산 비용이 필요합니다.이에 비해 이벤트 식별 소프트웨어를 개발하는 비용은 훨씬 낮다.현재 이벤트 인식 소프트웨어는 파형 측정을 통해 측정할 수 있는 모든 이벤트 (현대 오실로스코프는 30여 차례 파형 측정을 할 수 있음) 를 격리할 수 있으며, 부정확한 신호 단자로 인한 비단조 테두리와 같은 문제 이벤트도 발견할 수 있다.하드웨어 트리거 회로를 사용하여 단조롭지 않은 가장자리와 같은 작은 파형 현상을 트리거하는 것은 거의 불가능합니다.

5. 이벤트 식별 속도: 하드웨어가 회로를 트리거하는 속도는 주로 트랜지스터의 속도에 영향을 받고 아날로그 기술을 사용합니다.현재 최첨단 하드웨어 트리거 회로는 300ps의 낮은 펄스 폭 (또는 펄스 간섭) 트리거와 3.25Gbps의 직렬 트리거 (직렬 트리거) 를 구현할 수 있습니다.이러한 지표가 모두 뛰어나지만 하드웨어가 회로를 트리거하는 속도는 오늘날 최고의 시스템인 8.5Gbps 이상의 속도를 따라갈 수 없습니다.이벤트 식별 소프트웨어는 오실로스코프 샘플링 속도에만 제한되며 본질적으로 디지털 기술을 사용합니다.업계 최고의 오실로스코프 샘플링 속도는 40GSps에 달하며 소프트웨어 이벤트 인식 시스템을 통해 이벤트를 인식하는 속도가 하드웨어 트리거 모드보다 훨씬 빠릅니다.이 신기술은 펄스 폭이 70ps인 이벤트를 관찰할 수 있으며, 그 시퀀스 검색 속도는 8.5Gbps에 달할 수 있다(그림 2와 같은 또 다른 고속 신호 테스트 예 참조).

그림 2: Agilent InfiniiScan 소프트웨어는 단일 비트 펄스의 기호 간 간섭(ISI)으로 인한 Ax와 Bx 간의 36ps 초고속 상승 시간을 식별합니다.

6. 이벤트 구분 해상도: 하드웨어가 회로를 트리거하는 시간 해상도가 상대적으로 낮습니다.다양한 트리거 이벤트, 파형 신호 특성 및 트리거 이벤트를 유발하는 특정 파형 활동에 따라 해상도는 약 수십 또는 수백 피트입니다.더 정확한 지표를 측정해야 할 때 이 해상도는 더 이상 요구를 만족시킬 수 없다 (즉, 가짜 고장이 발생할 수 있다).소프트웨어 이벤트 인식은 순수 디지털 신호 처리이기 때문에 1-16 샘플링 포인트 보간 알고리즘과 같은 DSP 기술을 사용하여 이벤트의 해상도를 효과적으로 향상시킬 수 있습니다.이벤트 통과율 검사는 피초 레벨로 향상됩니다.그림 2는 오실로스코프가 36ps 상승선을 인식하는 파형을 보여줍니다.

7.가시적으로 격리할 수 있다: 이벤트 인식 소프트웨어의 가장 매력적인 점은 그것의"지역 검색기"기능이다.많은 오실로스코프 사용자는 간헐적으로 깜박이는 신호를 화면에서 볼 수 있지만 중지 버튼을 눌러 신호를 잠그면 늦습니다.일반적으로 이 경우 사용자는 오실로스코프를 단일 수집 모드로 설정한 다음 주문 트리거 키를 계속 눌러 이벤트를 효과적으로 포착합니다.대부분의 경우 이렇게 하면 손가락이 시큰거릴 뿐이다.영역 검출기를 사용하면 화면에 영역을 그릴 수 있습니다.사용자는 이 영역의 간헐적 신호 깜박임을 관찰할 수 있습니다.신호의 파형이 다음에 이 영역에서 깜박일 때 오실로스코프는 자동으로 멈추고 파형을 선명하게 표시합니다.그림 3은 두 영역이 포함된 예를 보여 줍니다.이 기능은 일반적으로 유용합니다.

그림 3: 구간 탐색기 기능은 들어가지 않은 첫 번째 영역 (왼쪽 상단의 정사각형 영역) 을 격리하는 동시에 두 번째 영역 (중심 하단의 정사각형 위치) 의 파형이 필요하다.그림의 오실로스코프는 단일 "1" 비트와 앞의 세 개의 "0" 비트를 빠르게 격리할 수 있습니다.

8. 하드웨어 트리거와 동기화: 프로그래밍 가능한 지연 메커니즘을 통해 이벤트 식별 소프트웨어는 하드웨어 트리거 메커니즘과 협동하여 사용할 수 있다.즉, 정의된 하드웨어 이벤트가 지정된 기간 동안 지연될 때 발생하는 소프트웨어 정의 이벤트를 캡처할 수 있습니다.이러한 소프트웨어와 하드웨어 조합 시스템은 트리거 시퀀서를 생성하거나 소프트웨어가 검사할 파형을 제한하기 위해 하드웨어를 사용할 수 있어 효율을 높일 수 있다.

이벤트 식별 소프트웨어는 전통적인 하드웨어 트리거 또는 심층 수집 및 저장 방법을 효과적으로 보완하여 신호 무결성 문제를 식별하는 데 사용됩니다.오실로스코프에"사구 시간"문제가 존재하지 않을 때, 즉, 이벤트 빈도가 초당 한 번 (고속 회로의 경우 1초는 긴 시간) 보다 클 때, 이벤트 인식 소프트웨어의 새로운 기술은 위치 추적 전자 설계에서 신호 무결성 문제를 해결하는 가장 효과적이고 유연한 도구 중 하나가 될 것이다.