是德S系列示波器如何应对高速串行测试

agitek2008

在高速数字通信时代，串行数据速率不断提升，USB、PCIe、SerDes等接口的传输速率已突破数十Gbps。这对测试设备提出了更高要求：不仅需要足够高的带宽捕捉信号细节，还要具备精准的抖动分析、眼图测量能力，以及应对复杂信号环境的抗干扰性能。是德科技（Keysight）S系列示波器凭借其卓越的性能与智能化功能，为高速串行测试提供了全面解决方案。

一、高速串行测试的核心挑战

1. 信号完整性问题

随着速率提升，信号边沿变陡、传输线效应增强，反射、串扰、损耗等导致信号畸变，眼图闭合甚至无法识别。

2. 时序抖动与噪声干扰

高速信号对时序精度要求极高，任何微小的抖动（如随机抖动、确定性抖动）都会影响误码率。同时，电源纹波、EMI干扰等环境因素进一步加剧测试难度。

3. 标准一致性验证

USB、PCIe等协议对信号幅度、上升时间、模板余量等参数有严格规范，测试设备需支持自动化一致性测试，减少人工误差。

二、是德S系列示波器的应对策略

1. 硬件性能：高带宽与低噪声设计

S系列示波器提供高达70GHz的实时带宽，支持4通道同步采样，结合低噪声前端放大电路，确保对高频信号的精准捕获。例如，S系列旗舰型号在30GHz带宽下可实现4通道同时工作，满足多通道并行测试需求。

2. 探头与附件：定制化解决方案

针对不同应用场景，是德提供多种探头选择：

有源差分探头：支持高共模抑制比（CMRR），适用于差分信号测量；

低电容探头：降低探头对被测电路负载影响，确保信号完整性；

专用夹具与适配器：简化高频信号连接，减少测试链路损耗。

3. 智能分析功能：一键式测试与自动化

眼图分析：支持模板测试、抖动分解（如TIE、DJ、SJ）、眼高/眼宽测量，快速定位信号质量问题；

一致性测试套件：集成USB、PCIe、Ethernet等标准模板，一键生成合规报告；

实时去嵌入与均衡：通过算法补偿探头和线缆损耗，还原真实信号波形。

三、关键测试方法与技术细节

1. 眼图测量与模板测试

通过叠加多个信号周期生成眼图，评估信号质量。是德S系列示波器支持多种模板类型（如MASK、MASK+BER），结合硬件触发与软件分析，精准判断信号余量。

2. 抖动分析与溯源

利用TIE（时间间隔误差）测量技术，分解抖动成分（如周期抖动PDJ、随机抖动RJ），结合频谱分析定位抖动来源（如电源噪声、时钟抖动）。

3. 电源噪声与EMI隔离

针对高速串行信号易受电源干扰的问题，示波器可采用以下措施：

电源纹波抑制：使用低纹波电源，配合示波器平均模式降低随机噪声；

EMI屏蔽设计：通过金属屏蔽罩隔离外部环境干扰，确保测量精度。

四、实际测试案例：PCIe 5.0信号一致性验证

1. 测试配置

示波器：是德S系列 63GHz带宽型号；

探头：有源差分探头（带宽≥20GHz，CMRR≥60dB）；

被测设备：PCIe 5.0接口卡。

2. 测试步骤

连接与校准：使用专用夹具连接探头，通过示波器自检功能（Self-Cal）校准探头延迟；

触发设置：启用边沿触发，设置合适的触发电平与斜率；

参数测量：启动PCIe一致性测试套件，自动分析信号幅度、上升时间、模板余量等指标；

结果判定：生成合规报告，显示各项参数是否满足PCI-SIG规范。

3. 优化建议

若眼图闭合严重，可通过调整发射端预加重/均衡参数，或优化PCB走线阻抗匹配，改善信号完整性。

五、安全与维护注意事项

1. 操作安全

确保示波器与被测系统共地，避免触电风险；注入信号幅度不得超过设备允许范围，防止损坏DUT。

2. 定期校准

使用示波器内置校准信号（如1kHz方波）验证垂直精度，定期通过官方校准服务维护硬件性能。

3. 环境控制

避免在强电磁干扰环境下测试，必要时使用屏蔽室或法拉第笼。

六、未来展望：智能化与集成化趋势

随着AI、云计算等应用的推动，高速串行接口速率将持续攀升。是德S系列示波器通过集成自动化测试软件、机器学习算法（如智能抖动分类），并与协议分析仪、误码仪联动，形成完整的测试生态系统，助力工程师高效应对未来挑战。

是德S系列示波器凭借其硬件性能、智能分析功能及丰富的附件生态，为高速串行测试提供了从信号捕获到结果分析的全方位解决方案。通过掌握关键测试方法与技巧，工程师可大幅提升测试效率与准确性，推动新一代高速通信技术的落地应用。