PCB線路板定位信號(hào)完整性

         信號(hào)完整性是指信號(hào)在信號(hào)線上的傳輸質(zhì)量，是信號(hào)在電路中能以正確的時(shí)序和電壓作出響應(yīng)的能力。在實(shí)際的電路工作時(shí)，由于多種因素往往會(huì)造成信號(hào)傳輸質(zhì)量下降，對(duì)設(shè)備正常工作造成影響。因此在電路設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮在需要的時(shí)候，信號(hào)能達(dá)到所必需的電壓電平數(shù)值，即信號(hào)具有良好的信號(hào)完整性。
在高速電路設(shè)計(jì)中，定位信號(hào)完整性問題的傳統(tǒng)方法是采用硬件觸發(fā)來隔離事件，或利用深度采集存儲(chǔ)技術(shù)捕獲事件，然后再尋找問題。隨著高性能電路系統(tǒng)的速度和復(fù)雜程度的不斷提高，用示波器定位信號(hào)完整性問題的局限性也在逐步凸顯。
隨著一種全新事件定位技術(shù)的出現(xiàn)，這種局面將會(huì)有很大的改觀。終，這種功能強(qiáng)大的事件定位系統(tǒng)將有效地幫助設(shè)計(jì)工程師快速而輕松地找出信號(hào)完整性問題。

傳統(tǒng)的信號(hào)完整性問題定位方法
傳統(tǒng)的硬件觸發(fā)/深度采集存儲(chǔ)方法在定位信號(hào)完整性問題方面有兩大優(yōu)勢(shì)。
首先，利用硬件觸發(fā)鎖定某個(gè)相關(guān)事件時(shí)不存在死區(qū)時(shí)間。硬件觸發(fā)系統(tǒng)會(huì)使示波器采集系統(tǒng)一直不停地運(yùn)行，直到找到目標(biāo)事件為止。一旦目標(biāo)事件被鎖定，硬件觸發(fā)電路將會(huì)觸發(fā)，完成示波器的數(shù)據(jù)采集工作，同時(shí)在屏幕的中心顯示這個(gè)事件。這種方法確實(shí)非常方便。
其次，采用深度采集存儲(chǔ)技術(shù)，用戶無需知道目標(biāo)系統(tǒng)所面臨的信號(hào)完整性問題的種類，只需將示波器設(shè)為大存儲(chǔ)模式，并將觸發(fā)模式設(shè)為邊沿觸發(fā)，甚至是自動(dòng)觸發(fā)，然后讓示波器開始運(yùn)行即可。示波器將會(huì)捕獲一段相對(duì)長(zhǎng)的有關(guān)目標(biāo)系統(tǒng)執(zhí)行情況的截屏，然后用戶可以隨時(shí)分析這段數(shù)據(jù)，判斷是否存在有問題的事件。這種技術(shù)也被稱之為“廣存廣查(swallow and wallow)”技術(shù)。
這些利用示波器驗(yàn)證設(shè)計(jì)的方法非常有效，并已在電子設(shè)計(jì)工程師社群中深入人心。但是與測(cè)試/測(cè)量行業(yè)的新興技術(shù)相比，這種方法還存在諸多局限性。

定位信號(hào)完整性問題的新方法
定位信號(hào)完整性問題的新方法是一種事件識(shí)別軟件。事件識(shí)別軟件本質(zhì)上來說是一種智能軟件，這種軟件掃描示波器所捕捉的波形，找出各種信號(hào)完整性問題或者信號(hào)有問題的事件。該方法不具備硬件觸發(fā)方法的“無死區(qū)時(shí)間”特性，這是因?yàn)樵趯?duì)以前捕捉的數(shù)據(jù)進(jìn)行后處理時(shí)本來就有“死區(qū)時(shí)間”，它也沒有深度采集存儲(chǔ)技術(shù)能提供的“廣存廣查”能力。但事件識(shí)別軟件具有如下的一些獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，這些優(yōu)點(diǎn)正在吸引越來越多的示波器用戶。


1．同時(shí)監(jiān)控多個(gè)事件：硬件觸發(fā)方法只能識(shí)別一個(gè)有問題的事件，硬件觸發(fā)電路被設(shè)置成在特定事件發(fā)生時(shí)觸發(fā)，從根本上杜絕了同時(shí)監(jiān)控多個(gè)事件的可能性。而事件識(shí)別軟件不受這種限制的影響，該軟件可以通過編程設(shè)定為同時(shí)掃描任意一個(gè)通道或多個(gè)通道上的5個(gè)事件。這可極大地縮短用于逐步縮小信號(hào)完整性問題潛在原因的范圍、隔離錯(cuò)綜復(fù)雜的相關(guān)事件所用的時(shí)間。
2．找出同一事件多次出現(xiàn)的情況：硬件觸發(fā)電路每次捕捉只能識(shí)別一個(gè)事件的單次出現(xiàn)。實(shí)際上在這個(gè)事件被硬件隔離之前或之后，該事件還會(huì)重復(fù)多次出現(xiàn)，但是硬件觸發(fā)方法無法發(fā)現(xiàn)這些重復(fù)出現(xiàn)的事件。事件識(shí)別軟件就可以做到這一點(diǎn)，它可以找出波形存儲(chǔ)器所捕捉的事件的所有出現(xiàn)次數(shù)。因此，設(shè)計(jì)工程師不但能發(fā)現(xiàn)一次故障，還能發(fā)現(xiàn)二次、三次故障等。
3．事件導(dǎo)航：一旦用戶通過深度存儲(chǔ)捕獲了很長(zhǎng)的波形，接下來就是極其枯燥而且極易出錯(cuò)的手動(dòng)工作，即回放這些波形，檢查波形的每一段，并找出潛在的信號(hào)完整性問題。深度采集存儲(chǔ)技術(shù)可以采集10，000個(gè)屏幕的信息。手動(dòng)審查所有這些信息是不切實(shí)際的。將這些示波器數(shù)據(jù)傳到一個(gè)控制器上，編寫定制的軟件來分析這些數(shù)據(jù)也是不現(xiàn)實(shí)的，而且非常耗時(shí)。事件識(shí)別軟件一旦識(shí)別出目標(biāo)事件的所有出現(xiàn)次數(shù)，就可以用向DVD播放器一樣直觀的回放控制鍵，在這個(gè)事件的多次出現(xiàn)之間來回切換。圖1為采用Agilent DSO81304B示波器的一個(gè)測(cè)試實(shí)例。