PCB Teknik - Hızlı devre tasarımında sinyal integritet sorunlarının hızlı yer

Yüksek hızlı devre tasarımında, sinyal integritet sorunlarını bulma geleneksel yöntemi, olayları ayırmak için donanım tetikleyicilerini kullanmak, ve/veya derin alış ve depo teknolojisini kullanmak, olayları yakalamak için ve sonra problemi aramak. Yüksek performans devre sistemlerinin hızlığı ve karmaşıklığı artmaya devam ettiğinde, sinyal integritet sorunlarını bulmak için oscilloskop kullanmanın sınırları yavaşça önemli olur.

Yeni bir olay yeri teknolojisinin acil olmasıyla, bu durum çok değiştirilecek. Sonunda, bu güçlü olay yeri sistemi mühendislerin sinyal integritet sorunlarını hızlı ve kolay bulmasına yardım edecek.

Tradicional signal integrity problem location method

Tradisyonel donanım tetikleyici/derin alış ve depo metodları sinyal integritet sorunlarını bulmak için iki önemli avantajı var.

İlk önce, bir olay kilitlemek için donanım tetiğini kullandığında ölüm zamanı yok. Donanım tetikleyici sistemi hedef olayını bulana kadar oscilloskop alma sistemini çalıştıracak. Hedef olayı kilitlendiğinde, donanım tetikleyici devreyi oscilloskop'un veri alma çalışmalarını tamamlamak için tetikleyecek ve olay ekran merkezinde aynı anda gösterilecek. Bu metod gerçekten çok uygun.

İkinci olarak, derin alıştırma ve depolama teknolojisini kullanarak, kullanıcıların hedef sistemi tarafından karşılaştığı sinyal integritet sorunlarının türünü bilmesine gerek yok. Oscilloskop'u maksimum depo moduna ayarlamak ve tetikçi modunu sınır tetikleyicisi ya da otomatik tetikleyicisi olarak ayarlamak zorundalar. Sonra oscilloskop çalışmasına izin ver. Oscilloskop hedef sisteminin çalışmasının relativ uzun bir ekran görüntüsünü yakalayacak ve sonra kullanıcı bu verileri her zaman sorun olay olup olmadığını belirlemek için analiz edebilir. Bu teknike de "yutma ve duvar" tekniki denir.

Bu metodlar tasarımları doğrulamak için oscilloskop kullanmak için çok etkili ve elektronik tasarım mühendislerinin toplumunda derin kök edildi. Fakat test/ölçüm endüstrisindeki yeniden gelişmiş teknolojilerle karşılaştırıldığında bu yaklaşımın çok fazla sınırları vardır.

Sinyal integritet sorunlarını bulmak için yeni yöntem

Sinyal integritet sorunlarını bulma yeni yöntemi bir olay tanıma yazılımıdır. Olay tanıma yazılımı aslında bir tür zeki bir yazılım. Bu yazılım oscilloskop tarafından yakalanmış dalga formunu farklı sinyal integritet sorunlarını ya da sinyal sorunlarıyla ilgili olayları bulmak için tarar. Bu yöntem, donanım tetikleyici yönteminin "ölü zamanı yok" özelliğini yok. Bu yüzden önceki yakalanmış verileri işlemekten sonra "ölüm zamanı" ve derin alış ve depo teknolojisi tarafından sağlayan "geniş alan" olmadığı için oluşan "ölüm zamanı" var. Kurtarma ve araştırma yeteneği. Ama olay tanımlama yazılımında bunun gibi eşsiz bir avantajı vardır. Bunlar daha fazla oscilloskop kullanıcılarını çekiyor.

1. Çeşitli olayların aynı gözlemi: donanım tetikleyici metodu sadece bir problematik olayı tanıyabilir, ve donanım tetikleyici devreleri özel bir olay oluştuğunda tetikleyebilir, bu da temel olarak çoklu olaylar izlemesi olasılığını aynı zamanda silebilir. Olay tanıma yazılımı bu sınırlardan etkilenmiyor. Yazılım aynı zamanda her kanal veya çoklu kanallarda 5 olay taramak için programlanabilir. Bu, sinyal integritet sorunlarının olağanüstü sebeplerinin menzilini yavaşça azaltmak için gereken zamanı çok azaltır ve içindeki olayları ayrılır.

2. Aynı olay birkaç kez oluştuğu durumu öğrenin: donanım tetikleyici devreleri birkaç kez bir olay oluşturduğunu belirleyebilir. Aslında, olay donanım tarafından ayrılmadan önce ya da sonrasında olay tekrardan ortaya çıkacak, fakat donanım tetikleyici metodu bu tekrarlanan olayları bulamıyor. Olay tanıma yazılımı bunu yapabilir, dalga formu hafızası tarafından yakalanmış olayların tüm olaylarını öğrenebilir. Bu yüzden tasarım mühendisleri sadece ilk başarısızlığı bulabilir, ama ikinci ve üçüncü başarısızlığı de bulabilir.

3. Olay navigasyonu: Kullanıcı derin depodan uzun dalga formunu yakaladığında, sonraki adım çok sıkıcı ve hatalı el çalışmaları, yani bu dalga formlarını geri çalmak, dalga formunun her bölümünü kontrol etmek ve potansiyel bütünlük sorunlarını bulmak. Derin koleksiyon ve depo teknolojisi 10.000 ekran üzerinde bilgi toplayabilir. Bütün bu bilgileri el olarak incelemek zor değil. Bu oscilloskop verilerini kontrolöre göndermek ve bu verileri analiz etmek için özelleştirilmiş yazılım yazmak ayrıca gerçek ve zamanlı kullanımıdır. Olay tanımlama yazılımı hedef olayının bütün olaylarını belirttiğinde DVD oynatıcısının intuitiv çalma kontrol tuşlarını kullanarak olayın çoklu olayları arasında geri ve ileri dönüştürebilir. Figure 1 is a test example using Agilent DSO81304B oscilloscope.

Şekil 1: Navigasyon çubuğu (ekranın aşağı kısmı) otomatik olarak 5 farklı olaylardan birine (dört oscilloskop kanallarından birinde) taşınabilir. Görüntüdeki oscilloskop, Ax ve Bx etiketlenen iki kanal arasındaki puls genişliğin in farkını arıyor.

4. Çoklu olayları belirle: Tipik bir donanım tetikleyici sistemi 10 farklı olaylar ya da tetikleyici modları ayrılabilir. Fakat yeni bir donanım tetikleyici modunu geliştirmek oscilloskop üreticileri için çok sorun çıkarır, bir sürü geliştirme kaynakları ve pahalı IC üretim maliyeti gerekir. Karşılaştırıldığında, olay tanıma yazılımının maliyeti daha az olacak. Şimdiki olay tanımlama yazılımı dalga formu ölçümleri ile ölçülebilecek herhangi bir olay ayrılabilir (modern oscilloscopes can perform more than 30 waveform measurements) ve yanlış sinyal terminalleri nedeniyle olan monotonik kenarlar gibi problematik olaylar bulabilir. Bir donanım tetikleyici devreyi kullanmak neredeyse imkansız, monotonik olmayan küçük dalga formu fenomeni tetiklemek için.

5. Olayların hızını belirleyin: donanım tetikleyici devresinin hızını genellikle transistorlerin hızından etkilenir ve analog teknolojiyi kullanır. Şimdi en yüksek donanım tetikleyici devreleri 300ps puls genişliği (ya da puls interferensi) tetikleyici kadar düşük olabilir ve 3.25Gbps seri tetikleyici (seri tetikleyici) olarak ulaşabilir. Bu belirtiler harika olsa da, donanım tetikçi devresinin hızı hala bugünün en üs t sisteminin 8.5Gbps'den fazla hızını tutamaz. Olay tanımlama yazılımı sadece oscilloskop örneklerinin oranından sınırlı ve aslında dijital teknolojiyi kullanır. Sanayi yönetici oscilloskop'un örnek oranı 40GSP kadar yüksektir ve yazılım olayları tanıma sistemi tarafından olayları tanıma hızı donanım tetikleyici modundan çok daha hızlı. Yeni teknoloji 70ps'in puls genişliği ile olayları izleyebilir ve sıralama hızı 8,5Gbps'e ulaşabilir (Figure 2'de gösterilen başka bir hızlı sinyal test örneğini görün).

Görüntü 2: Agilent InfiniiScan yazılımı, tek-bit bir puls aracılığıyla sebep olan Ax ve Bx arasındaki 36 ps ultra-hızlı yükselme zamanını tanıyabilir.

6. Ayrılacak olayların çözümlenmesi: Hardware tetikleyici devrelerin zamanı çözümlenmesi relatively düşük. Farklı tetikleyici olaylara göre dalga formu sinyal özellikleri ve tetikleyici olaylara yol açan özel dalga formu etkinlikleri, çözümleme yaklaşık on veya yüzlerce pikosekondur. Bazı daha doğru göstericiler ölçülmesi gerektiğinde, bu çözümler artık talepleri uygulamaz (yanlış hatalar olabilir). Yazılım olayını tanımlaması sadece dijital sinyal işleme olarak, 1 ile 16 örnek noktaları gibi DSP teknolojisi olay çözümünü etkileşimli geliştirmek için kullanılabilir. Olay geçmesi hızının incelemesi pikosekonda seviyesine artırılabilir. Şekil 2, oscilloskop'un yükselen kısmını tanıdığında dalga formunu gösteriyor.

7. Görünüşe göre ayrılabilir: olay tanıma yazılımının en çekici bölümü "Zone Finder" fonksiyonudur. Çoğu oscilloskop kullanıcıları sıradan ekranın ışıklığını görecekler, ama onları kilitlemek için durak düğmesini basmak çok geç. Genelde bu durumda, kullanıcı oscilloskopu tek alış moduna ayarlayacak ve sonra bir olay yakalamak için tek tetikleyici anahtarını basmaya devam edecektir (bazen çok kere basılması gerekiyor). Çoğunda bunun sonuçları sadece parmaklarınızı acıtacak. Bölge dedektörü kullanıcının ekranda bir bölge çizmesine izin verir. Kullanıcı bu bölgede geçici sinyal parlayabilecek. Bu sinyal dalga formu bir dahaki sefere bu alan üzerinde ışıklandığında oscilloskop otomatik olarak durduracak ve dalga formunu açık gösterecek. Şekil 3, iki bölgede bir örnek gösteriyor. Bu özellik genellikle çok faydalı.

Görüntü 3: Aralık bulucu fonksiyonu girmediği ilk alanı (üst sol köşesindeki kare alanı) ayrılabilir. Aynı zamanda ikinci alanın dalga formu (aşağı merkezindeki kare alanı) gerekiyor. Şekildeki oscilloskop önünde üç "0" parçası olan tek "1" parçasını çabuk ayırabilir.

8. Donanım tetikleyicisi ile eşleştir: Programlı gecikme mekanizması aracılığıyla, olay tanıma yazılımı donanım tetikleyici mekanizması ile birlikte kullanılabilir. Diğer sözlerde, bu yöntem belirlenmiş bir süre boyunca belirlenmiş donanım olayını geciktiğinde oluşan yazılım belirlenmiş olayları yakalayabilir. Bu yazılım ve donanım kombinasyon sistemi tetikleyici sekansörü oluşturabilir, ya da donanım yazılım tarafından kontrol edilecek dalga formlarını sınırlamak için kullanılabilir, bu yüzden etkileşimliliğini geliştirir.

Olay tanımlama yazılımı, geleneksel donanım tetikleyici veya derin alış ve depo metodlarını sinyal integritet sorunlarını belirlemek için etkileyici bir ilaç. Oscilloskop'un "ölüm zamanı" sorunu olmadığında, yani olayların frekansiyeti saniye bir kez daha büyük olduğunda (bir saniye yüksek hızlı devreler için uzun zamandır), olay tanımlama yazılımının yeni teknolojisi elektronik tasarımdaki sinyal integritet sorunları için en etkili ve fleksibil araçlardan birini yerleştirir.