是德S系列示波器如何應對高速串行測試

agitek2008

在高速數字通信時代，串行數據速率不斷提升，USB、PCIe、SerDes等接口的傳輸速率已突破數十Gbps。這對測試設備提出了更高要求：不僅需要足夠高的帶寬捕捉信號細節，還要具備精準的抖動分析、眼圖測量能力，以及應對復雜信號環境的抗干擾性能。是德科技（Keysight）S系列示波器憑借其卓越的性能與智能化功能，為高速串行測試提供了全面解決方案。

一、高速串行測試的核心挑戰

1. 信號完整性問題

隨著速率提升，信號邊沿變陡、傳輸線效應增強，反射、串擾、損耗等導致信號畸變，眼圖閉合甚至無法識別。

2. 時序抖動與噪聲干擾

高速信號對時序精度要求極高，任何微小的抖動（如隨機抖動、確定性抖動）都會影響誤碼率。同時，電源紋波、EMI干擾等環境因素進一步加劇測試難度。

3. 標準一致性驗證

USB、PCIe等協議對信號幅度、上升時間、模板余量等參數有嚴格規范，測試設備需支持自動化一致性測試，減少人工誤差。

二、是德S系列示波器的應對策略

1. 硬件性能：高帶寬與低噪聲設計

S系列示波器提供高達70GHz的實時帶寬，支持4通道同步采樣，結合低噪聲前端放大電路，確保對高頻信號的精準捕獲。例如，S系列旗艦型號在30GHz帶寬下可實現4通道同時工作，滿足多通道并行測試需求。

2. 探頭與附件：定制化解決方案

針對不同應用場景，是德提供多種探頭選擇：

有源差分探頭：支持高共模抑制比（CMRR），適用于差分信號測量；

低電容探頭：降低探頭對被測電路負載影響，確保信號完整性；

專用夾具與適配器：簡化高頻信號連接，減少測試鏈路損耗。

3. 智能分析功能：一鍵式測試與自動化

眼圖分析：支持模板測試、抖動分解（如TIE、DJ、SJ）、眼高/眼寬測量，快速定位信號質量問題；

一致性測試套件：集成USB、PCIe、Ethernet等標準模板，一鍵生成合規報告；

實時去嵌入與均衡：通過算法補償探頭和線纜損耗，還原真實信號波形。

三、關鍵測試方法與技術細節

1. 眼圖測量與模板測試

通過疊加多個信號周期生成眼圖，評估信號質量。是德S系列示波器支持多種模板類型（如MASK、MASK+BER），結合硬件觸發與軟件分析，精準判斷信號余量。

2. 抖動分析與溯源

利用TIE（時間間隔誤差）測量技術，分解抖動成分（如周期抖動PDJ、隨機抖動RJ），結合頻譜分析定位抖動來源（如電源噪聲、時鐘抖動）。

3. 電源噪聲與EMI隔離

針對高速串行信號易受電源干擾的問題，示波器可采用以下措施：

電源紋波抑制：使用低紋波電源，配合示波器平均模式降低隨機噪聲；

EMI屏蔽設計：通過金屬屏蔽罩隔離外部環境干擾，確保測量精度。

四、實際測試案例：PCIe 5.0信號一致性驗證

1. 測試配置

示波器：是德S系列 63GHz帶寬型號；

探頭：有源差分探頭（帶寬≥20GHz，CMRR≥60dB）；

被測設備：PCIe 5.0接口卡。

2. 測試步驟

連接與校準：使用專用夾具連接探頭，通過示波器自檢功能（Self-Cal）校準探頭延遲；

觸發設置：啟用邊沿觸發，設置合適的觸發電平與斜率；

參數測量：啟動PCIe一致性測試套件，自動分析信號幅度、上升時間、模板余量等指標；

結果判定：生成合規報告，顯示各項參數是否滿足PCI-SIG規范。

3. 優化建議

若眼圖閉合嚴重，可通過調整發射端預加重/均衡參數，或優化PCB走線阻抗匹配，改善信號完整性。

五、安全與維護注意事項

1. 操作安全

確保示波器與被測系統共地，避免觸電風險；注入信號幅度不得超過設備允許范圍，防止損壞DUT。

2. 定期校準

使用示波器內置校準信號（如1kHz方波）驗證垂直精度，定期通過官方校準服務維護硬件性能。

3. 環境控制

避免在強電磁干擾環境下測試，必要時使用屏蔽室或法拉第籠。

六、未來展望：智能化與集成化趨勢

隨著AI、云計算等應用的推動，高速串行接口速率將持續攀升。是德S系列示波器通過集成自動化測試軟件、機器學習算法（如智能抖動分類），并與協議分析儀、誤碼儀聯動，形成完整的測試生態系統，助力工程師高效應對未來挑戰。

是德S系列示波器憑借其硬件性能、智能分析功能及豐富的附件生態，為高速串行測試提供了從信號捕獲到結果分析的全方位解決方案。通過掌握關鍵測試方法與技巧，工程師可大幅提升測試效率與準確性，推動新一代高速通信技術的落地應用。