高速系統(tǒng)的驗(yàn)證與一致性測(cè)試

高速系統(tǒng)的驗(yàn)證與一致性測(cè)試需要對(duì)從DUT到示波器輸入的完整信號(hào)路徑具備可視性。這意味著要去嵌入測(cè)試夾具與互連，嵌入真實(shí)系統(tǒng)條件，并且在某些情況下應(yīng)用接收端均衡以仿真Tx/Rx行為。只有這樣，才能同時(shí)確認(rèn)一致性與真實(shí)世界性能。

Tektronix全新的Signal Integrity Modeling（SIM）軟件——適用于5 Series B MSO、6 Series B MSO與7 Series DPO示波器——讓你可以直接在示波器上對(duì)信號(hào)進(jìn)行去嵌入、嵌入與均衡。

從PCIe、DDR5、USB4與多通道以太網(wǎng)等多千兆串行設(shè)計(jì)，到前沿RF與電力電子，SIM都有助于確保你的設(shè)計(jì)滿足一致性和真實(shí)世界性能要求。通過(guò)去除并仿真來(lái)自電纜、器件與夾具的反射、損耗與延時(shí)，SIM消除驗(yàn)證中的兩大常見(jiàn)陷阱——失效誤判（false failures）與能力誤判（false confidence）——讓結(jié)果反映你的器件而非搭建。

本文將探討SIM如何為你提供對(duì)信號(hào)路徑的完整可視性，從而為標(biāo)準(zhǔn)一致性與真實(shí)性能驗(yàn)證提供信心，加速產(chǎn)品上市。

通過(guò)去嵌入獲得對(duì)DUT的準(zhǔn)確可視性

在高速、RF與快速開(kāi)關(guān)電力設(shè)計(jì)中，探頭負(fù)載、電纜損耗與夾具反射很常見(jiàn)。如果不補(bǔ)償這些非理想路徑效應(yīng)，你可能會(huì)誤以為DUT有問(wèn)題或不符合標(biāo)準(zhǔn)，而實(shí)際并非如此——導(dǎo)致失效誤判。當(dāng)無(wú)法直接探測(cè)，或標(biāo)準(zhǔn)要求在PCIe、USB、DDR等規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)試點(diǎn)（TP0、TP1、TP2等）觀測(cè)時(shí)，去嵌入尤為關(guān)鍵。在這些情況下，去嵌入允許你將測(cè)量參考平面虛擬移動(dòng)到所需位置。

使用SIM軟件，你可以定義多種模型——S參數(shù)、傳輸線、RLC、傳遞函數(shù)、FIR、并聯(lián)（shunt）——以校正搭建引入的損耗、反射與延時(shí)。SIM也支持級(jí)聯(lián)多個(gè)模型來(lái)表示整個(gè)測(cè)量路徑，讓你完整觀察DUT的真實(shí)信號(hào)行為。

圖1. 去嵌入前后：在 “SIM 1” 中定義的仿真輸出至 “Math 2”，其中已去除測(cè)量偽影，得到更干凈的波形與眼圖。

通過(guò)嵌入來(lái)仿真真實(shí)世界效應(yīng)

初期“干凈”的測(cè)量可能帶來(lái)能力誤判——器件看似良好，但在真實(shí)系統(tǒng)中性能崩潰。阻抗不連續(xù)、通道損耗、反射與ISI都可能導(dǎo)致鏈路失效。嵌入也可能用于讓DUT處于標(biāo)準(zhǔn)所需的負(fù)載阻抗之中。因此，嵌入真實(shí)世界效應(yīng)對(duì)于一致性驗(yàn)證與部署前的系統(tǒng)級(jí)測(cè)試至關(guān)重要。

SIM允許你在示波器上虛擬嵌入真實(shí)互連——如背板、電纜或通道。舉例而言，在USB3.0一致性測(cè)試中，SIM可嵌入PHY與控制器接口以確保其符合USB3.0標(biāo)準(zhǔn)。

你還可以直接在示波器上應(yīng)用S參數(shù)模型來(lái)仿真各種環(huán)境，實(shí)現(xiàn)裕量分析與信號(hào)完整性驗(yàn)證，而無(wú)需構(gòu)建或更換物理硬件。

圖2. 由于嵌入引入的ISI，眼高與眼寬降低。

用均衡打開(kāi)閉合的眼圖并驗(yàn)證性能

在當(dāng)今數(shù)據(jù)速率下，通道會(huì)引入損耗、反射與串?dāng)_，從而壓縮眼圖，使定時(shí)與幅度裕量難以測(cè)量。均衡通過(guò)抵消失真、仿真真實(shí)接收機(jī)或發(fā)射機(jī)的處理方式來(lái)恢復(fù)可視性。結(jié)果是更干凈的眼圖、更準(zhǔn)確的抖動(dòng)/噪聲測(cè)量，并增強(qiáng)系統(tǒng)達(dá)標(biāo)的信心。

與以固定方式去除夾具效應(yīng)的去嵌入不同，均衡是自適應(yīng)的，會(huì)隨頻率相關(guān)行為與通道條件變化進(jìn)行調(diào)整，讓你看到接收機(jī)硬件中實(shí)際恢復(fù)的性能。發(fā)射端可用預(yù)加重/去加重做預(yù)處理；接收端可用CTLE、FFE、DFE來(lái)重建遠(yuǎn)端眼圖。這些動(dòng)態(tài)過(guò)程對(duì)PCIe、DDR5、USB3.0與多通道以太網(wǎng)等標(biāo)準(zhǔn)至關(guān)重要。

圖3. SIM軟件中的接收端均衡菜單。

SIM Advanced將這些能力集成到示波器中，讓你無(wú)需直接接觸芯片即可應(yīng)用發(fā)射機(jī)EQ、構(gòu)建自定義接收機(jī)模型并探索系統(tǒng)裕量。無(wú)論你的目標(biāo)是一致性、調(diào)試還是設(shè)計(jì)探索，均衡都能讓測(cè)量反映真實(shí)世界中的信號(hào)行為。

SIM Advanced（選件SIMA）計(jì)劃于2026年初發(fā)布。

快速、易用且靈活

無(wú)論你專注于早期bring-up、一致性或調(diào)試，SIM的現(xiàn)代、直觀UI都能讓流程更簡(jiǎn)單。觸控優(yōu)化與清晰的界面使你無(wú)需成為專家即可上手。簡(jiǎn)化的工作流與現(xiàn)代化架構(gòu)，可快速設(shè)置并處理從最簡(jiǎn)單到最復(fù)雜的去嵌入/嵌入濾波。

圖4. 在 SIM菜單中的一個(gè)簡(jiǎn)單去嵌入示例：在M2測(cè)試點(diǎn)上，去嵌入所定義的物理模型后，得到 Math2波形。

強(qiáng)大能力：幾乎不限數(shù)量的仿真與測(cè)試點(diǎn)

圖5. 使用SIM對(duì)信號(hào)路徑進(jìn)行全面可視化。

SIM讓你可以運(yùn)行幾乎無(wú)限數(shù)量的仿真與測(cè)試點(diǎn)。你可以在任意虛擬測(cè)量/測(cè)試點(diǎn)觀察信號(hào)，查看每個(gè)模塊前后的變化；也可對(duì)并行路徑或更復(fù)雜的信號(hào)鏈建模，而不局限于一次只做一個(gè)仿真。結(jié)果以并排方式保留，便于直接對(duì)比原始與修正后的信號(hào)，并快速探索“假設(shè)”場(chǎng)景。

例如，你可以：

■ 在PCIe Gen4鏈路上評(píng)估不同CTLE/FFE設(shè)置，選擇最能恢復(fù)眼裕量的組合；

■ 在DDR5調(diào)試中，在定版前比較多種夾具板/DIMM 連接器組合；

■ 在USB4/DisplayPort測(cè)試中，評(píng)估不同的線纜長(zhǎng)度或過(guò)孔方案，而無(wú)需從頭跑一遍流程。

在這些場(chǎng)景中，SIM將從反復(fù)返工的數(shù)小時(shí)縮短為幾分鐘的并行洞察。

圖6. 并行SIM可快速進(jìn)行“假設(shè)”驗(yàn)證。例如，先去嵌入12英寸PCB走線，再用第二個(gè)模型去嵌入24英寸走線，以評(píng)估**設(shè)計(jì)性能與裕量。圖中展示原始與去嵌入后的眼圖/波形。

從更清晰的眼圖到更深入的洞察：SIM搭配DJA

將SIM與Tektronix Advanced Jitter Analysis（選件 DJA）搭配使用，可更深入理解高速系統(tǒng)的傳輸質(zhì)量。DJA可通過(guò)TIE、眼圖、BER浴盆曲線與頻譜分析分離抖動(dòng)來(lái)源，并將總抖動(dòng)分解為隨機(jī)抖動(dòng)（RJ）、確定性抖動(dòng)（DJ）及其子項(xiàng)。基于這些洞察，你可以將抖動(dòng)與潛在根因關(guān)聯(lián)起來(lái)，并用SIM去嵌入、打開(kāi)眼圖。

圖7. 將獲取與去嵌入后的信號(hào)進(jìn)行對(duì)比：SIM與DJA聯(lián)合分析（選件DJA）。

上圖展示了SIM與DJA如何相互配合，揭示信號(hào)質(zhì)量在物理與統(tǒng)計(jì)層面的改善。左上窗格顯示采集波形，右側(cè)窗格顯示SIM去嵌入后的同一波形（去除了夾具與互連效應(yīng)）。可以看到眼圖顯著打開(kāi)，TIE直方圖在時(shí)間軸方向變窄，表明總抖動(dòng)減小、定時(shí)穩(wěn)定性提升。

這也表明：雖然ISI與數(shù)據(jù)相關(guān)抖動(dòng)（DDJ）已主要被去嵌入消除，但剩余抖動(dòng)更多受周期性、確定性（相關(guān)）成分主導(dǎo)——可能來(lái)自發(fā)射端PLL相位噪聲、電源耦合或低速時(shí)鐘調(diào)制。結(jié)合TIE頻譜（噪聲底降低、隨頻率下傾）可見(jiàn)高頻噪聲被抑制、低頻周期性漂移占主導(dǎo)。

浴盆曲線進(jìn)一步確認(rèn)了改善：曲線變寬且邊緣更陡，說(shuō)明誤碼概率降低、定時(shí)裕量擴(kuò)大。SIM澄清了物理信號(hào)路徑，DJA則量化了抖動(dòng)演化，為工程師提供完整的一體化信號(hào)完整性與根因視圖。