高速信号常见问题分析（二）

                            胡为东  美国力科公司上海代表处                                 

【摘要】

本文简单介绍了高速信号跨沟及回流的概念，并结合实际测试分析高速信号线发生跨沟现象时，高速信号的眼图、抖动以及频谱能量等有何变化。

【关键词】

高速信号 跨沟 力科 示波器 眼图  抖动

  

  
                         

    
                 图3 Lecroy WP760 ZI输出的快沿脉冲信号

1、  眼图  

         图4 XAUI信号未跨沟时的眼图及相关参数（左）以及有跨沟且沟槽宽度为120mil时的眼图及相关参数（右）                                                         （结果为Lecroy WP760 ZI测得）

      从图4可看出，信号跨越沟槽以后，眼图的张开度有明显减小，眼图各项参数均有一定程度的恶化，眼高降低了40mv左右（通常XAUI信号规定接收端的信号幅度不低于50mv），眼宽也降低了20ps左右（大约为1/16UI），可见参考平面上的沟槽对信号眼图的影响还是非常明显的。 2、  抖动XAUI信号没有跨沟情况抖动测试结果如下图5所示，

   图5 XAUI信号没有跨沟时的抖动测试结果（测得总体抖动Tj为219.4ps，固有抖动Dj为141.3ps） 

   XAUI信号有跨沟情况（沟槽宽度为120mil）抖动测试结果如下图6所示，

   图6 XAUI信号跨越120mil宽度沟槽时的抖动测试结果（测得总体抖动Tj为255.4ps，固有抖动Dj为157.6ps） 

   从图5、图6可以看出，信号跨越沟槽后总体抖动Tj增加了约40ps左右，固有抖动Dj增加了15ps左右。         

   3、信号频谱能量Lecroy的最新款示波器WP760 ZI新增了一个频谱分析仪选件，该选件的操作界面非常类似于R&S等频谱仪，可以很便捷的设定center frequency、span范围等，且可以实时显示峰值点的频率值及对应幅度值大小，操作起来非常方便简洁，界面如下图7所示：

 
                图7  Lecroy WP760ZI新增的频谱分析仪选件 

  XAUI信号没有跨沟情况下频谱能量如下图8所示所示，

 
                图8  XAUI信号没有跨沟情况下3.125GHZ点处的功率谱能量（-49.9dbm）   

     XAUI信号有跨沟情况（沟槽宽度为120mil）抖动测试结果如下图9所示，

      图9  XAUI信号跨越120mil宽度沟槽情况下3.125GHZ点处的功率谱能量（-49.5dbm）

   从图8和图9可见，信号跨越沟槽后，频谱能量略有增加，可能原因是信号环路增加，导致外部耦合进来的信号能量叠加进来或者是由于信号跨沟导致各频段能量分布发生变化导致的。

1、上升时间及抖动

快沿信号没有跨沟时上升时间抖动等参数的测量，如下图10所示，

       图10  快沿信号未跨沟时上升时间以及抖动等参数的测量                            

   （测得上升时间为197.5ps，周期抖动RMS值为2.59ps） 

快沿信号跨越120mil宽的沟槽时上升时间及抖动等参数的测量，如下图11所示，

 
         图11  快沿信号跨越120mil沟槽时上升时间以及抖动等参数的测量                    

   （测得上升时间为224.3ps，周期抖动RMS值为3.19ps）从图10、图11可见信号跨沟后，信号的上升时间和抖动受到的影响都非常明显。3、  频谱

快沿信号没有跨沟时500MHZ左右的功率谱，如下图12所示，

 
        图12  快沿信号未跨沟时500MHZ左右的功率谱  

  快沿信号跨越120mil沟槽时500MHZ左右的功率谱，如下图13所示，

   图13  快沿信号跨越120mil沟槽时500MHZ左右的功率谱

      从图12、图13可见，信号跨越沟槽后500MHZ左右频点的能量亦略有增加。

 从上述测试结果可见，当高速信号尤其是快沿高速信号跨越分割参考平面时，信号的眼图、抖动、上升时间等均会受到比较大的影响。上述测试结果给出了一个比较直观的测试对比，可供参考。因此在高速设计时为了保持比较好的信号完整性，一定要注意避免高速信号线跨越分割平面。

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