TDS6000C系列示波器為處理新型串行標準提供了杰出的性能

　　新推出的泰克TDS6000C系列由兩款數字存儲示波器 (DSO)組成，其業(yè)內最優(yōu)秀的性能滿足了為計算和通信及消費電子市場開發(fā)高速串行數據系統(tǒng)的設計人員的需求。從帶寬到支持串行標準自動測量，新推出的示波器在每個主要性能領域都確立了全新的基準。這些無可比擬的解決方案將使得開發(fā)人員能夠可靠地檢驗和調試基于新興高速技術的先進電錄，如第二代PCI-Express, SATA III, 2X-XAUI等等。
   
　　構成TDS6000C系列的新型號是12 GHz TDS6124C和標志性產品15 GHz TDS6154C。這些新推出的四通道儀器把TDS6000B系列中兩種現有的產品聯接起來。TDS6000系列的全部四種型號都包括Pinpoint™觸發(fā)系統(tǒng)等創(chuàng)新技術。TDS6000C系列還采用了與IBM協作開發(fā)的第三代硅鍺(SiGe) ASIC。 　

　　下一代串行測量挑戰(zhàn)需要解決方案
　　
　　新推出的幾款TDS6000C示波器旨在應對設計人員面臨的下一代串行總線測量問題。新興挑戰(zhàn)各種各樣。時鐘和數據速率在不斷上升，串行ATA III等標準已經把帶寬要求提高到15 GHz及以上。低壓差分信令(LVDS)技術已經把信號幅度從5 V縮減到300毫伏，對信號保真度的要求則在相應提高。電路檢驗和調試要求需要更長的采集記錄長度，同時需要專用串行觸發(fā)及更靈活的觸發(fā)功能，來捕獲復雜的序列。此外，必須根據規(guī)范迅速精確地滿足一致性測試要求。
新款TDS6000提供了杰出的性能
   
　　這兩款新的TDS6000C都以高達40 G樣點/秒的取樣速率提供了12 GHz的真正模擬帶寬。這兩種型號都采用經過校準的DSP濾波技術，使用專有的FIR (有窮脈沖響應)濾波器補償幅度和相位響應。由于這種DSP，TDS6124C在12 GHz的全部帶寬上提供了無可比擬的通道匹配和精度。TDS6154采用相同的DSP技術，另外還把示波器的最大帶寬提高到15 GHz，同時也提供了杰出的通道間匹配和線性度。非常特別的是，如果用戶首選使用其它工具對原始采集數據進行后期處理，可以逐個通道禁用DSP功能。
   
　　需要捕獲串行信號的高諧波細節(jié)最近引起了廣泛關注，因為諧波是任何二進制脈沖的基本組成部分。設計人員的目標是至少要捕獲最高頻數據碼型的第三個諧波，最好是第五個諧波。對6.0 Gb/s速率的SATA III串行信號，第五個諧波頻率高達15GHz。TDS6154C是同類中唯一能夠采集這一諧波的示波器。

多年合作成果初顯，IBM與泰克合作開發(fā)出SiGe芯片

    泰克(Tektronix)與IBM自1996年就建立的合作關系最近開始結出了令人矚目的成果，雙方已經成功地研制出新一代面向高速測試和測量設備的SiGe（硅鍺）芯片。
盡管目前成功采用該研發(fā)成果開發(fā)的測量測試儀器數量還非常有限，但隨著去年一款使用了新芯片組的單頭探測儀的問世，泰克預計2005年初發(fā)布幾款新產品將充分展示兩家公司在SiGe領域切實取得的成果，泰克同時期望在這之后發(fā)布更多的新產品來展示兩家公司在SiGe芯片方面取得的成績。
   
　　Tektronix-IBM合作關系領導設計經理兼泰克院士Jack Hurt表示：“第一時間參與領先的前沿技術的開發(fā)工作對我們物有所值。不可否認這樣做會有一些風險，例如可能必須改變最終產品規(guī)格，但真正的優(yōu)勢在于你可以在產品開發(fā)周期中的每一個關鍵時刻影響技術的發(fā)展方向。這從長遠上幫助了我們的產品，因為我們能夠確立并滿足技術規(guī)范，并且快速構建最好的產品?，F在，我進一步對于合作雙方在技術研發(fā)的早期便開始合作的模式充滿了信心?！?nbsp;
   
　　兩家公司已經開始采用SiGe技術以在泰克的高帶寬示波器產品線中實現更高性能，如串行ATA和千兆位以太網等新型高速應用的實時電路分析和調試。此外雙方在幾個關鍵領域進行了合作，包括構建測試結構、優(yōu)化芯片內聯以減少噪音和抖動及執(zhí)行各自的功能驗證及測試。結果促成了10款泰克產品在SiGe平臺上的制造，包括2004年初夏開始交付的p7380專用高速探頭。
   
　　IBM芯片制造授權總監(jiān)兼IBM院士David Harame表示：“這一合作絕不是一群穿著隨意戴著眼鏡的人在一個實驗室里共同工作而已，這是一次典型的商業(yè)合作，其成果將是產生一條擁有相當縱深的產品線?！?
   
　　這一合作對IBM芯片設計的方式產生了很多影響。David Harame表示：“起先我們的設計目標是90G赫茲，但從泰克得到的反饋使我們有能力提高到120G赫茲。同時我們重新設計了一些部件，用單晶發(fā)射器取代了多晶硅發(fā)射器，得以減低了發(fā)射器阻抗?！?

　　Jack Hurt表示：“我們將自己的測試結構同我們在設計中需要使用的設備合并在一起，然后再加入軟件工具，來執(zhí)行完整的集成電路認證，以確保在第一階段就達到很好的制造性和可靠性。這意味著我們的芯片可以以更快的速度投入生產?！?
   
　　同其他良好的合作關系一樣，雙方兩支設計隊伍分工相當明確。 “我們進行技術開發(fā)，而他們則做電路布線?！碧┛说腏ack Hurt介紹道，“我們也會告訴IBM需要做怎樣的調整來滿足我們的技術規(guī)格。”同時IBM也非常注意確保它的每一個合作伙伴在各自的領域和IBM進行合作而避免交迭，這樣能確保IBM同每一個芯片領域的合作伙伴愉快地合作。
   
　　Harame介紹說：“我們同Analog Devices，休斯以及北方電信在SiGe領域都有合作，但這些合作針對的是不同的市場。”
   
　　Harame還表示：“由于技術變化不定，在設計周期最初階段介入的確有一些風險，但同樣會帶來很多回報，比如可以將技術推向極限從而獲取更好的產品性能，以及可以最早向市場提供產品。”Hurt補充道：“我們對與IBM的合作所取得的成就感到非常高興，而這一合作關系也已經被證明對雙方都有促進作用。”

TDS6000C基于協議的8b/10b觸發(fā)和解碼

   　 在許多應用中，由于串行數據傳輸技術提高了性能、降低了成本，它正在迅速代替共享總線方法。一個關鍵要求是實現令人滿意的誤碼率，同時實現更高的工作速度和距離。一個相關要素是串行傳輸中數據的編碼方法。大多數高速串行標準都采用8b/10b 編碼方案，包括PCI-Express、串行ATA、以太網、XAUI、光纖通道、InfiniBand和串行相連SCSI。

   　 8b/10b編碼是由IBM開發(fā)的，把8位數據字節(jié)轉換成串行傳輸使用的10位碼。8b/10b編碼保證了1和0的相對平衡組合，而與數據值無關，簡化了時鐘恢復，降低了接收機成本。編碼提供的其它位還促進了誤碼檢測。8b/10b編碼提供了構建串行通信使用的一套基礎數據和控制字符。許多獨立標準都以這個公共字符集為基礎，定義更高的協議層。

   　 在前期，開發(fā)串行數據實現方案的工程師面臨著怎樣調試和測試自己的電路，以符合標準的問題。在開發(fā)早期，信號完整性和定時穩(wěn)定性是關鍵問題。在這個階段，使用偽隨機碼序列(PRBS)或重復測試碼型完成物理層一致性測試。

  　  在通過物理層一致性測試之后，串行信號從測試碼型移動到8b/10b編碼的字符序列。系統(tǒng)級問題變成調試的重點。由于更高級的通信結構和應用軟件來自于互聯網，大部分調試發(fā)生在協議層中。

   　 但是，問題經常出現在物理層 - 鏈路層領域，這是信號完整性和數據完整性交匯的地方。例如，串行鏈路可能會通過物理層測試，表現出優(yōu)質的電子信號處理能力。但是，由于數據相關串擾或功率層反彈導致的傳輸邏輯失效或信號損壞，在似乎良好的這條鏈路上可能會產生不正確的碼?？梢栽谧址?、字級或更高的協議層更有效地確定其中許多影響，但其根本原因在于物理電路設計。把物理層信令與鏈路層傳輸關聯起來，有效隔離和解決此類數據相關問題至關重要。 {{分頁}}

    　泰克高性能TDS6000C系列示波器提供了經過驗證的PinpointÔ觸發(fā)系統(tǒng)，包括數據速率高達3.125Gbps的串行碼型觸發(fā)。此外，它還提供了一種新型協議分析功能–協議觸發(fā)和解碼軟件(作為TDS6000C系列的選項PTD提供)，是為8b/10b編碼信號專門設計的。這種新功能與一系列其它測量功能相結合，滿足了串行數據應用的帶寬、采集和分析需求。

　　與競爭產品不同，泰克新推出的TDS6000C系列是在硬件中為8b/10b編碼串行數據提供基于協議的觸發(fā)解決方案的第一個示波器系列。

  　  通過這種功能，設計人員可以把示波器設成在最多4個連續(xù)的10b字符上觸發(fā)，這4個連續(xù)的10b字符既可以單獨指定，也可以從預先定義的基本要素列表中選擇。該儀器還對字符錯誤或不一致錯誤作出響應，為隔離損壞的傳輸提供了一種有效的手段。觸發(fā)器的行為特點與其它Pinpoint觸發(fā)類型的類似之處在于，它會立即對輸入數據作出響應。換句話說，觸發(fā)是一種實時功能，而不是后期處理操作。實際上，這可以觸發(fā)定義的錯誤條件，而不是捕獲任意數據窗口，然后搜索查看是否包含錯誤事件。

   　 解碼是自動的。采集結果是與帶有全面注釋的波形一起詳細地顯示字符級和字級信息。其信息包括信號特點和10位碼內容、字符及其數據或符號值，以及基本數據和高層結構等字級信息。多個視圖實現同步，因此可以把一個視圖中的效果與另一個視圖中的條件進行比較。例如，字視圖中標出的不一致錯誤可以追蹤到相應的字符編碼和物理信號活動。通過這些信息，設計人員可以滿懷信心地進行全面檢查。

    　在與TDS6000B/7000B一起訂購時，選項PTD提供了8b/10b編碼的數據解碼功能。PTD軟件與高速串行觸發(fā)技術 (高達3.125Gbps)一起使用，可以觸發(fā)和解碼輸入的數據。數據解碼功能擴展到串行觸發(fā)規(guī)范之外，支持超過10Gbps的最大碼速率。使用串行設備的大多數示波器用戶將結合使用選項PTD及一致性分析套件，如TDSRT-Eye和TDSJIT3 V2，其分別是眼圖分析套件和抖動分析套件。

串行設備需要“深內存”進行一致性測試

　　當前的高速串行總線一致性測試和檢驗工作對示波器提出了更多的要求，而不僅僅是帶寬和取樣速率。記錄長度是一個關鍵性能指標，是指存儲采集子系統(tǒng)收集的數字化信號樣點的內存深度(容量)。

新型TDS6000C數字存儲示波器 (DSO)提供了業(yè)內頂級記錄長度和取樣速率組合。

　　抖動分析、調制和時鐘測量及各種信號質量指標，都需要深內存支持新興高速行業(yè)標準和規(guī)范中提出的詳細分析要求。缺乏足夠內存的示波器可能會不能精確高效地提供測量結果，也可能會不能根據要求的標準進行測量。

示波器結構決定著內存容量

　　專有結構選擇決定了內存的最終容量。某些示波器系統(tǒng)把內存集成到一個芯片上，芯片上還包括其它采集功能。采用這種結構的儀器的全速內存相對較小(例如200萬樣點或2M)，其會輔以速度較慢的二級內存，二級內存不能以最大取樣速率存儲數據。

　　另一種方法是把示波器的采集單元與高速取樣內存分開。這種結構可以一次支持示波器的全部取樣速率、帶寬和記錄長度。TDS6000C系列，包括新推出的12 GHz TDS6124C和15 GHz TDS6154C DSO，都基于這種結構。新儀器可以配備在40 GS/s的最大取樣速率時存儲64 M樣點(64M)的內存。

內存要求不斷提高

　　隨著串行技術速度越來越快、復雜程度越來越高，在一致性測試中必須記錄的時間數量(用時鐘周期、碼型位數或單位間隔表示)也在不斷提高。

　　在40GS/s的取樣速率上(這是滿足當前最快速的新興串行傳輸標準要求的取樣速率范圍)，2M內存可以存儲大約50微秒的全帶寬信號數據。TDS6154C的64M內存可以存儲1.6 ms全部取樣速率的數據。

　　這兩個數字之間的差異影響著儀器執(zhí)行關鍵一致性測試的能力。偽隨機碼流試驗(稱為PRBS23-1測試和擴頻時鐘(SSC)調制測量，都要求高取樣速率上的長記錄長度。例如，PRBS23-1測試生成8,388,607位的數據，相當于56.8M樣點。SSC測量(串行標準常見要求，如SATA II)可以捕獲10個周期的低速調制包絡，同時以全部取樣速率取樣。這一測試累積超過12M樣點，評估是否符合調制標準。很明顯，不能支持這些樣點的結構將不足以滿足許多串行數據測試要求。

　　在調試時，設計人員通常必須檢查長期抖動特點或時鐘漂移。某些一致性測試程序要求高取樣速率時規(guī)定數量的單位間隔。在這些應用及許多其它應用中，沒有什么東西可以代替深內存。內存深度是決定解決方案優(yōu)劣的分水嶺，在進行最苛刻的串行設備測量時，較差的解決方案一般會降低取樣速率或應用靈活性。