Технология PCB - Быстрое обнаружение проблем с целостностью сигнала в высокоскоростных схемах

В высокоскоростных схемах проектировать,традиционный способ решения проблемы целостности позиционного сигнала - изолировать события с помощью аппаратного триггера, и / или использовать технологии глубокого сбора и хранения данных для захвата событий, а затем искать проблему. По мере роста скорости и сложности высокопроизводительных схемных систем постепенно становятся очевидными ограничения, связанные с использованием осциллографов для поиска проблем целостности сигнала.

С появлением новой технологии определения местоположения событий ситуация существенно изменится. В конечном итоге мощная система активной локализации поможет инженеру-проектировщику быстро и легко обнаружить проблему целостности сигнала.

традиционный метод локализации проблемы целостности сигнала

Традиционный метод аппаратного триггера/глубокого сбора и хранения данных имеет два преимущества, когда речь идет о проблемах целостности позиционного сигнала.

Сначала при использовании аппаратного триггера для фиксации связанного события не будет мертвого времени. Аппаратная триггерная система будет функционировать до тех пор, пока не будут найдены события. Как только целевое событие будет зафиксировано,аппаратная триггерная схема сработает для завершения сбора данных осциллографа, и событие будет отображено в центре экрана в то же время. Этот метод действительно очень удобен.

Во - вторых,с помощью методов глубинного сбора и хранения, пользователи не должны знать тип проблем с полнотой сигнала, с которыми сталкивается система - объект. Им просто нужно установить осциллограф как максимальный режим хранения, установить режим запуска как краевой или даже автоматический запуск, а затем позволить осциллографу начать работать. осциллограф будет захватывать относительно длинный снимок экрана,который будет выполнен системой - объектом, после чего пользователи смогут анализировать эти данные в любое время, с тем чтобы определить, имеются ли проблемы.Эта технология также известна как « технология глотания и накатывания».

Эти методы проверки конструкции с помощью осциллографа весьма эффективны и глубоко укоренились в среде инженеров, занимающихся электронным проектированием. Однако этот подход имеет ряд недостатков по сравнению с новыми технологиями в области испытаний / измерений.

новый способ решения проблемы целостности позиционных сигналов

новый метод определения целостности сигнала - программное обеспечение для распознавания событий. Программное обеспечение для распознавания событий - это, по сути, интеллектуальное программное обеспечение. Это программное обеспечение сканирует форму сигнала, захваченную осциллографом, чтобы обнаружить различные проблемы целостности сигнала или события, связанные с проблемами сигнала. Этот метод не имеет метода запуска аппаратного обеспечения. это потому, что есть "Время смерти" при обработке ранее захваченных данных, Кроме того, он не имеет технологии глубокого сбора и хранения "широкого диапазона". спасения и расследования способности. Но программное обеспечение для распознавания событий обладает следующими уникальными преимуществами, которые привлекают все больше и больше пользователей осциллографов.

1.Одновременный мониторинг нескольких событий: Аппаратный метод триггера может идентифицировать только одно проблемное событие, аппаратный спусковой контур для запуска при определённом событии, что принципиально исключает возможность одновременного мониторинга нескольких событий. На программное обеспечение для распознавания событий это ограничение не влияет. Программное обеспечение может быть запрограммировано для одновременного сканирования 5 событий на любом канале или на нескольких каналах. Это может значительно сократить время, необходимое для постепенного сужения круга потенциальных причин проблем с целостностью сигнала и изоляции сложно связанных событий.

2.Выясните ситуацию, когда одно и то же событие происходит несколько раз: Аппаратная схема триггера может определить только одно появление события за один захват. На самом деле, до или после того, как событие будет выделено аппаратурой, оно будет появляться неоднократно, но метод аппаратного триггера не сможет найти эти повторяющиеся события. Программное обеспечение для распознавания событий может сделать это, оно может обнаружить все повторения событий, захваченных памятью осциллограмм. Поэтому,проектировать инженеры могут не только первый сбой, но и второй и третий неудачи.

3.Навигация по событиям: После того как пользователь захватил длинную осциллограмму с помощью глубокого хранения, следующим шагом будет чрезвычайно скучная и подверженная ошибкам ручная работа, эти формы волн, проверка каждого сегмента осциллограммы и поиск потенциальных проблем целостности сигнала. Технология углубленного сбора и хранения данных позволяет собрать информацию о 10 1000 экранов. Просматривать всю эту информацию вручную непрактично. Отправка данных осциллографа в контроллер и написание специализированного программного обеспечения для анализа этих данных также нереальны и требуют много времени. После того как программа распознавания событий определит все случаи возникновения целевого события, Он может переключаться между несколькими событиями с помощью клавиш визуального управления воспроизведением DVD проигрывателя. На рисунке 1 показан пример использования осциллографа Angelen DSO81304B.

Рисунок 1. Панель навигации (нижняя часть экрана) может автоматически переходить к любому из 5 различных событий (в любом из четырех каналов осциллографа). осциллограф на графике ищет разницу в длительности импульса между двумя каналами, отмеченными как Ax и BX.

идентификация множества событий: типичная система аппаратного триггера может выделить около 10 различных типов событий или режимов срабатывания. однако разработка нового режима аппаратного триггера чрезвычайно сложна для производителей осциллографов, требует много ресурсов на разработку и дорогостоящих затрат на производство ИС. По сравнению с этим стоимость разработки программного обеспечения для распознавания событий значительно снижается. Современное программное обеспечение для распознавания событий может выделить любое событие, которое может быть измерено с помощью измерения формы волны (современные осциллографы могут выполнять более 30 измерений формы волны), и также могут быть обнаружены такие проблемные события, как неправильный вывод сигнала. Маловероятно, что аппаратные триггерные схемы могут быть использованы для вызывания небольших волнообразных событий.

Определите скорость событий: На скорость работы аппаратной триггерной схемы в основном влияет скорость работы ее транзисторов, Для этого используется метод моделирования. В настоящее время самые высокотехнологичные аппаратные триггерные схемы могут обеспечить срабатывание с шириной импульса (или импульсной помехой) не более 300 с и последовательное срабатывание со скоростью 3,25 Гбит/с. Хотя эти показатели хороши. Скорость срабатывания аппаратных триггерных схем все еще не превышает 8.Текущая система высшего уровня - 5 Гбит/с. Программное обеспечение для распознавания событий ограничено только частотой дискретизации осциллографа. в основном используются цифровые методы. Частота дискретизации ведущего в отрасли осциллографа достигает 40 Гбит/с, поэтому распознавание событий с помощью системы распознавания событий происходит гораздо быстрее, чем при использовании аппаратных средств. Эта новая техника позволяет наблюдать события с длительностью импульса 70 пс, а скорость поиска последовательности может достигать 8,5 Гбит/с (см. другой пример тестирования высокоскоростных сигналов, показанный на рис. 2).

Рисунок 2. Программное обеспечение Agilent InfiniiScan позволяет определить сверхбыстрое время нарастания между Ax и Bx, равное 36 с, вызванное межсимвольной интерференцией (ISI) однобитного импульса

Разрешение различения событий: Временное разрешение аппаратных триггерных схем относительно невелико. При определении формы сигналов, а также специфической волнообразной активности разрешение составляет десятки и даже сотни пикосекунд. При необходимости более точных измерений такое разрешение уже не может удовлетворять требованиям (то есть могут возникать ложные ошибки). Поскольку программное распознавание событий представляет собой чисто цифровую обработку сигнала, использование методов ЦОС, таких как алгоритм интерполяции точек выборки 1 - 16, может эффективно повысить разрешение событий. Скорость прохождения событий может быть увеличена до пикосекундного уровня. На рисунке 2 показана форма осциллограммы с распознаванием высоты 36ps.

видимость может быть изолирована: наиболее привлекательным аспектом программного обеспечения для распознавания событий является его "поиск области". многие пользователи осциллографов видят на экране эпизодические вспышки, но уже слишком поздно нажимают кнопку "стоп", чтобы зафиксировать их. обычно в таком случае пользователь переводит осциллограф в режим одиночного захвата, а затем постоянно нажимает клавишу одиночного запуска (иногда ее нужно нажать очень много раз), чтобы эффективно зафиксировать событие. В большинстве случаев результатом этого будет только боль в пальцах. Региональный детектор позволяет пользователю нарисовать на экране область, в которой он может наблюдать прерывистые сигналы.Когда форма волны этого сигнала вспыхивает над этой областью в следующий раз,осциллограф автоматически останавливается и четко отображает форму волны.На рисунке 3 показан пример с двумя областями. Эта функция обычно очень полезна.

Рисунок 3. Функция поиска интервалов позволяет выделить первую область (квадратная область в левом верхнем углу), которая не вошла, и в то же время требуется форма волны второй области (квадратная область в нижнем центральном положении). осциллограф в графике может быстро отделить один "1" от трех предыдущих "0".

8. Синхронизация с аппаратным триггером: Благодаря механизму программируемой задержки программное обеспечение для обнаружения событий можно использовать в сочетании с аппаратным триггером. Другими словами, этот метод позволяет фиксировать программно заданные события, которые происходят, когда заданное аппаратное событие задерживается на определенный период времени. Система сборки программного обеспечения может генерировать последовательности триггеров, или же аппаратные средства могут использоваться для ограничения форм сигналов, которые должны проверяться программным обеспечением, что повышает эффективность.

Программное обеспечение для распознавания событий является эффективным дополнением к традиционному аппаратному триггеру или сбору и хранению глубины, используемым для определения целостности сигнала. Если у осциллографа нет проблемы "мертвой временной зоны", то есть если частота событий превышает один раз в секунду (одна секунда - большой срок для высокоскоростных схем), новые программные технологии распознавания событий станут одним из наиболее эффективных и гибких средств решения проблемы целостности сигнала в электронной коммерции.