并行总线vs 串行总线

受惠于通信技术快速发展, 使得电子系统从传统的并行总线转为串行总线。而串行信号种类繁多, 像是PCI Express, USB, SPI 等等。为什么串行总线应用如此广泛呢?

串行数据传输的几个亮眼好处如下：

因信号线的数量减少, 因而降低整体成本
串行数据解决了传统并行数据之间传输延迟问题
因为时钟是插入到数据中的, 因此也消除了数据与时钟之间的传输延迟问题
传输线的PCB 设计也因此相对容易
要测试讯号完整性也更简单了

眼图的形成与重要性

眼图中可以看出丰富的信息, 也可以观察出码间串扰的噪音影响, 因而完整诠释数位讯号的特征, 从而评估高速微机电开关的优劣程度。因此在选择Switch 使用于高速IC 测试介面版(Load Board) 时, Switch 本身的眼图分析是高速互联系统信号完整性分析的核心。

眼图的形成

眼图就是数位信号一系列不同二进位码按照固定的规律在示波器的萤幕上不断累积后的结果。由于示波器具有余晖功能, 只要将得到的所有波形按每三个比特分别的叠加累积(如下图), 就会形成一个眼图。

实时波形vs. 信号眼图

比起眼图, 实时波形能反映波形的细节, 如观察上升/下降边沿、过冲、单调性等。然而眼图能够体现信号通过拓緯高速微机电开关的整体特征。

插入损耗漂亮, 能代表信号品质没问题吗？不一定, 只能作为参考用
眼图很漂亮, 能代表信号品质没问题吗？可以, 眼图的结果代表着整体

拓緯高速微机电开关M4AG 基本规格与眼图表现

高速微机电开关M4AG 基本规格

DC to 16GHz (SP4T)
承受功率: 9W per channel; Pulse 100W
IP3 > 90 dBm
Insertion Loss @ 16GHz: -3.0 dB (上板特性)
Return Loss @ 6GHz: -10dB (上板特性)
导通电阻: 1Ω
断态电容: 15fF
三十亿回on/off 寿命
ESD Rating: 2000V(HBM)

M4AG 差分线路(Differential Signal) + Loopback 测试板实拍

此测试板为了验证M4AG在使用两颗兜成差分路径(Differential Circuit) 与Loopback 路径时, 高频特性与眼图的表现, 也提供客户拓緯微机电开关在高速讯号下的表现验证。

高速微机电开关M4AG 在10Gbps 下眼图表现(Differential 路径)

Eye Height: 607 mV
Eye Width: 94.6 ps
Jitter: 7.9593 ps

高速微机电开关M4AG 在10Gbps 下眼图表现(Loopback 路径)

Eye Height: 606 mV
Eye Width: 94.8
Jitter: 7.8224 ps

高速微机电开关M4AG 在20Gbps 下眼图表现(Differential 路径)

Eye Height: 457 mV
Eye Width: 43.46 ps
Jitter: 9.5976 ps

高速微机电开关M4AG 在20Gbps 下眼图表现(Loopback 路径)

Eye Height: 457 mV
Eye Width: 43.46 ps
Jitter: 9.5978 ps

高速微机电开关M4AG 在32Gbps 下眼图表现(Differential 路径)

Eye Height: 135 mV
Eye Width: 21.97 ps
Jitter: 12.636 ps

高速微机电开关M4AG 在32Gbps 下眼图表现(Loopback 路径)

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