高速电路设计中仿真及眼图的嵌入和去嵌测试的方法

信号完整性是分析和缓解高速数字链路中噪声、失真和损耗所带来的负面影响的系统工程，是高速链路性能和系统级可靠性的重要保障。然而如何保障电气性能的完整却是高速电路“攻城狮”的一大难题。熟练的“老鸟”们总能够应用信号完整性理论，合理地使用仿真和测试工具，快速地解决各种电路的问题。

今天我们就来跟大家聊聊这其中的工具，并提供手把手的视频让大家的技术“突飞猛进”。

在高速数字信号传输中，通道指的是从发射端IO Buffer到接收端IO Buffer之间的电子路径。它可能由芯片的封装，PCB板上的走线，连接器和线缆组成。一个简单的通道可以从发射端IO Buffer，PCB走线到接收端IO Buffer。 一个复杂的通道（例如背板）由图1所示元件组成。

▲ 图1. 一个大约20英寸长的通道

在进行通道建模的时候

需要注意三个最重要的特性

1．阻抗；2．损耗；3．延时或者相位 

阻抗取决于机械结构，介电常数和金属导电性。阻抗不匹配将造成多重反射，最终导致信号振铃、过冲和下冲。

另外通道损耗对SERDES设计很关键，信号损失的主要原因是介电损耗和导体损耗，而这些损耗通常是依赖于频率的。从而一个信道的频带宽度限制了其可通过的最大比特率。对于DDR来说，命令、地址和时钟或DQ和DQS之间的相位差必须被很好的控制。

▲图2. 一个通道中的不同元件

通道的元件可以用基于公式的传输线模型、电磁模型或者基于测量的模型建模。对于每个元件的建模正确与否取决于尺寸以及材料参数是否精确。元件模型准确定义好之后，把这些元件级联起来构建一个完整的通道模型（如图2所示），就可以通过TDR仿真来估计通道的阻抗和时延（如图3所示）。通道的插入损耗可以通过S参数仿真估计（如图4所示）。最终这些仿真结果将为“攻城狮”改善通道性能、支持更高速率传输提供调试优化线索。

▲图3.阻抗变化（左）和时延（右）

▲图4. 插入损耗（左）和相位（右）

看到这里小伙伴们基本明白高速通道建模的方法了吧？可是具体怎么来操作呢？下面的视频将手把手教您“构建具有特定频率损失的高速通道模型”。

（想了解更多关于ADS进行信号完整性和电源完整性分析的方法么？文后有详细资料奉上）

看完小伙伴们是不是对使用ADS构建高速信道模型胸有成竹了呢？通过对信道模型的构建，我可以随意地调整链路参数，来查看这些参数对模型的参数表征的影响，最终找到最优的方案。

在完成了链路的仿真优化之后，不可避免的要将优化后的结果应用到具体的电路中，并根据电路的实际情况进行必要的调试，确保产品的实际结果符合预期。这一阶段中，Keyisght的示波器就是非常必要的测试工具，能够轻松、准确地完成对电路信号的各项指标的测试和表征，加快测试验证的速度。

当然，“老鸟”们往往不满足于此，更是思考着如何在新板打样之前能够“预知”效果，提升优化效率，降低投板次数，缩短产品上市周期。而Keysight示波器可以提供另一款调试“神器”——示波器离线软件N8900A。

在使用ADS进行链路仿真、得到S参数后，可以将模型导入到N8900A中，对高速链路前端的实测信号眼图进行嵌入和去嵌测试，方便“攻城狮”评估高速链路模型对真实信号的影响，从而找到调试的线索和方向。