在信號完整性測試中，由于探測點受限引入的傳輸線延遲，及芯片的寄生參數(shù)，會導(dǎo)致測試波形在邊沿上有臺階或回溝。這種因測試引入的這種差異叫做測試著色，測試著色引入的信號質(zhì)量問題一般不用解決，但如何分辨測試著色是一個難題。
LeCroy公司高級信號完整性分析軟件包Eye Doctor II提供的VP@RCVR（接收端虛擬探測）功能可以非常方便地利用大家所熟悉的端接模型對這種測試難題進行分析，能夠簡單快速的分辨測試著色問題，提高硬件調(diào)試效率。
測試著色案例
如下波形可以看到該時鐘信號邊沿出現(xiàn)回溝，這種現(xiàn)象隨著信號速率變高而越來越普遍，如何分析這種現(xiàn)象？我們可以通過仿真驅(qū)動芯片模型和電路拓撲，檢查PCB中參考平面的完整性、信號走線的間距來排除設(shè)計問題。如何進一步驗證分析是否是測試著色引入的？是否真正滿足芯片的指標(biāo)要求？
下面以該問題作為案例介紹分析過程。
反射的基本原理分析
單端的時鐘信號以及邊緣敏感信號，常用源端串阻來吸收反射。這種拓撲設(shè)計理想狀況下，源端反射系數(shù)為0，負載端的反射系數(shù)為1。
驅(qū)動信號的快慢t_rise對V_pkg和V_die的影響：
根據(jù)傳輸線的反射原理，當(dāng)信號上升時間大于兩倍傳輸線延遲時，則在信號躍遷完成之前，信號探測點處會先完成發(fā)射疊加。因此當(dāng)上升時間小于兩倍的傳輸線時延（TD）時，上升時間將對波形產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。
C_die的大小對V_pkg和V_die的影響：
而在實際系統(tǒng)中，幾乎沒有負載為純電阻的情況，比如：CMOS門電路的輸入大多是呈容性的，而封裝的焊接線和框架則是感性的。當(dāng)傳輸線端接為容性負載時，驅(qū)動器和負載處的波形將與典型的傳輸線相應(yīng)波形完全不同。本質(zhì)上，電容是一種與時間有關(guān)的負載，當(dāng)信號剛到達電容時，電容可看作短路負載，對應(yīng)的反射系數(shù)為-1；電容充滿電后，可看作開路負載，對應(yīng)的反射系數(shù)為1。
L_pkg的大小對V_pkg和V_die的影響：
當(dāng)傳輸線上的電氣通路中出現(xiàn)串聯(lián)電感時，該電感同樣是與時間有關(guān)的負載。當(dāng)電路中剛加上一個階躍電壓時，電感幾乎沒有電流流過，這會反射系數(shù)為1。電感的大小決定反射系數(shù)1能保持多長時間，如果電感足夠大，信號幅度將會倍增。此后電感釋放能量，其放電速度取決于LR電路的時間常數(shù)t=L/Z0(Z0為傳輸線阻抗)。
實踐情況
對反射進行補償?shù)墓ぞ?/p>
在實際測試中遇到此類問題，需要對反射進行補償，我們可以使用去嵌/仿真工具，但是這些工具通常都需要DUT的S參數(shù)。LeCroy公司高級信號完整性分析軟件包Eye Doctor II提供的VP@RCVR（接收端虛擬探測）功能可以非常方便地利用大家所熟悉的端接模型對這種反射進行補償。
該軟件有兩個模式：“simulation”和“termination”。在“termination”模式下仿真端接點的信號波形以補償基于不理想的接收端接電路帶來的反射。“simulation”模式可用于驗證“termination”模式的仿真效果。
基于LeCroy示波器的信號仿真工具JitterSim
為了配置端接模型并進行仿真驗證，LeCroy的高級串行分析軟件包SDA II提供的JitterSim工具可以非常方便地仿真發(fā)射機信號。在本例中，JitterSim產(chǎn)生一個41.2MHz的時鐘信號，上升時間為500pS，由圖7中F1(Z1)所示：
驗證端接模型：
為了驗證補償?shù)亩私幽Ｐ停覀兛梢允褂肰P@rcvr的“Simulation”模式和JitterSim產(chǎn)生的理想的發(fā)射端信號。在這個應(yīng)用中，F(xiàn)2被設(shè)置為VP@rcvr中圖7所示的“Simulated”模式。
信號為源端端接匹配電路，其負載電阻為5 Mohm的系統(tǒng)（負載電阻的阻值可以從芯片的IBIS模型中獲?。?，Td設(shè)置為300ps, F2波形是基于端接模型的探測點的仿真結(jié)果波形。如果 F2 和實際測量到的信號形狀非常一致，表示端接模型適合于補償實際的端接。在本例中，利用電容 C=5pF、電感L=1nH，F(xiàn)2 和圖 8 中的 M1（Z3）波形非常一致（M1為實際測量的信號波形）。
補償反射
現(xiàn)在，端接模型可以用于VP@rcvr中的“Termination”模式的反射補償了。將 F2 的源由F1改為 M1。將VP@rcvr的“Simulation”模式改為“Termination”。
此時，F(xiàn)2 表示的就是虛擬探測的端接點的信號，即在芯片die上的波形，見圖9右下角波形。從波形上看回勾已消失，信號幅度、頻率、占空比和邊沿上升下降時間均滿足芯片的指標(biāo)要求，我們可以認(rèn)為圖1所示波形的回溝是由于測試著色引入的，經(jīng)虛擬探測得到的芯片die上波形滿足芯片指標(biāo)要求，因此不需要修改設(shè)計。
結(jié)論
VPrcvr, Virtual Probe Receiver 是LeCroy高級信號完整性分析軟件包 Eye Doctor II中的一種數(shù)學(xué)運算功能，能夠補償因為探測點不合理及芯片寄生參數(shù)造成的反射問題。在分析解決測試著色問題時可以發(fā)揮很大作用。
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