什么是高速信號(hào)

隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，信息交換的速度不斷提高，高速信號(hào)的頻率和復(fù)雜度也不斷增加，如何準(zhǔn)確測(cè)試和測(cè)量高速信號(hào)是確保各類系統(tǒng)正常運(yùn)行的關(guān)鍵。

什么樣的信號(hào)可以被稱作是高速信號(hào)呢？我們通常把具備以下特征的信號(hào)視為高速信號(hào)：

頻率大于50MHz的信號(hào)，特別是時(shí)鐘信號(hào)頻率達(dá)到50MHz以上的信號(hào)

上升沿時(shí)間短的快沿信號(hào)，當(dāng)上升沿時(shí)間小于50ps時(shí)，信號(hào)變化速度極快，也可以被認(rèn)定為高速信號(hào)

從走線長(zhǎng)度角度，如果走線的長(zhǎng)度小于有效波長(zhǎng)的 20%，且信號(hào)的上升沿時(shí)間較短，也符合高速信號(hào)的范疇。

高速信號(hào)具有一些顯著的特點(diǎn)。其在傳輸過(guò)程中容易遭受各種干擾，如電磁干擾、串?dāng)_等，這可能導(dǎo)致信號(hào)的畸變和失真。此外，高速信號(hào)的頻率較高，往往要求電路中的元件能夠快速響應(yīng)，以保證信號(hào)的準(zhǔn)確傳輸。

信號(hào)完整性測(cè)試

信號(hào)完整性，是指信號(hào)在傳輸過(guò)程中保真度的問(wèn)題，主要研究高速信號(hào)在傳輸過(guò)程中由于阻抗匹配、串?dāng)_等因素導(dǎo)致的信號(hào)質(zhì)量變差的情況。它可以表征高速信號(hào)通過(guò)鏈路之后，受到鏈路中的干擾，阻抗等因素導(dǎo)致質(zhì)量的質(zhì)量問(wèn)題，從而確保發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間能夠正常傳輸。

信號(hào)完整性測(cè)試包含的內(nèi)容十分廣泛，使用到的測(cè)試儀器也多種多樣，接下來(lái)我們將介紹幾種常見(jiàn)的測(cè)試方法來(lái)幫助工程師快速定位和解決問(wèn)題。

波形測(cè)試

波形測(cè)試是信號(hào)完整性測(cè)試中最簡(jiǎn)單也是最常用的手段，通過(guò)觀察示波器測(cè)試的波形的幅度、邊沿、過(guò)沖、衰落等，來(lái)判斷信號(hào)經(jīng)過(guò)發(fā)送鏈路后，還是否滿足接收機(jī)的電平要求。

使用SDS7000A測(cè)試以太網(wǎng)信號(hào)

示波器捕獲到波形之后，可以對(duì)波形進(jìn)行ZOOM放大，這樣我們不僅可以通過(guò)示波器下方的統(tǒng)計(jì)欄觀察波形的整體情況，還可以觀察局部細(xì)節(jié)中波形的過(guò)沖、衰落的幅度。

在觀察某些數(shù)字信號(hào)的時(shí)候，我們會(huì)很關(guān)注信號(hào)的時(shí)序，我們可以使用八通道示波器來(lái)幫助我們觀察單個(gè)信號(hào)的建立時(shí)間和保持時(shí)間，或者測(cè)試不同信號(hào)在經(jīng)過(guò)電路網(wǎng)絡(luò)之后出現(xiàn)的偏移和時(shí)延。又或者是觀察在嵌入式電路中的電源軌，通過(guò)特定的觸發(fā)來(lái)分析不同節(jié)點(diǎn)的上電、掉電時(shí)序要求。

使用八通道進(jìn)行上電時(shí)序分析

眼圖測(cè)試

數(shù)字信號(hào)的眼圖中包含了豐富的信息，可以體現(xiàn)數(shù)字信號(hào)的整體特征，能夠很好地評(píng)估數(shù)字信號(hào)的質(zhì)量，因而眼圖的分析是數(shù)字系統(tǒng)信號(hào)完整性分析的關(guān)鍵之一。特別是對(duì)于有著某種規(guī)范要求的接口，如USB、Ethernet、PCIe、HDMI等，可以通過(guò)眼圖測(cè)試配合模板來(lái)測(cè)試接口是否符合一致性規(guī)范。

眼圖（Eye Diagram）是用余暉方式累積疊加顯示采集到的串行信號(hào)的比特位的結(jié)果，疊加后的圖形形狀看起來(lái)和眼睛很像，故名眼圖。眼圖是一系列數(shù)字……