Technologie PCB - Localisation rapide des problèmes d'intégrité du signal dans la conception de circuits à grande vitesse

Dans la conception de circuits à grande vitesse, l'approche traditionnelle pour localiser les problèmes d'intégrité du signal consiste à utiliser des déclencheurs matériels pour isoler les événements et / ou à utiliser des techniques d'acquisition et de stockage en profondeur pour capturer les événements et ensuite rechercher les problèmes. À mesure que la vitesse et la complexité des systèmes de circuits haute performance augmentent, les limites du problème de l'intégrité du signal de localisation à l'aide d'un oscilloscope sont progressivement mises en évidence.

Cela changera considérablement avec l'avènement d'une nouvelle technologie de localisation d'événements. En fin de compte, ce puissant système de localisation d'événements aidera efficacement les ingénieurs de conception à détecter rapidement et facilement les problèmes d'intégrité du signal.

Méthodes traditionnelles de localisation des problèmes d'intégrité du signal

Les méthodes traditionnelles de déclenchement matériel / acquisition de profondeur et de stockage présentent deux avantages majeurs pour localiser les problèmes d'intégrité du signal.

Tout d'abord, il n'y a pas de temps mort lorsque vous utilisez des déclencheurs matériels pour verrouiller les événements associés. Le système de déclenchement matériel maintiendra le système d'acquisition de l'oscilloscope en fonctionnement jusqu'à ce que l'événement cible soit trouvé. Une fois l'événement cible verrouillé, le circuit de déclenchement matériel déclenche l'achèvement du travail d'acquisition de données de l'oscilloscope, tandis que l'événement est affiché au centre de l'écran. Cette méthode est vraiment pratique.

Deuxièmement, en utilisant des techniques d'acquisition et de stockage en profondeur, l'utilisateur n'a pas besoin de connaître le type de problème d'intégrité du signal auquel le système cible est confronté. Ils n'ont qu'à régler l'oscilloscope en mode de stockage maximal et le mode de déclenchement en mode Edge trigger ou même auto Trigger, puis laisser l'oscilloscope commencer à fonctionner. L'oscilloscope capture des captures d'écran relativement longues effectuées par le système cible, que l'utilisateur peut ensuite analyser à tout moment pour déterminer s'il y a un événement problématique. Cette technique est également connue sous le nom de technique « avaler et rouler ».

Ces méthodes de vérification des conceptions à l'aide d'oscilloscopes sont très efficaces et sont déjà profondément ancrées dans la communauté des ingénieurs en conception électronique. Mais cette approche a de nombreuses limites par rapport aux technologies émergentes dans l'industrie du test / mesure.

Une nouvelle approche pour localiser les problèmes d'intégrité du signal

Une nouvelle façon de localiser les problèmes d'intégrité du signal est un logiciel de reconnaissance d'événements. Un logiciel de reconnaissance d'événements est essentiellement un logiciel intelligent. Le logiciel scanne les formes d'onde capturées par l'oscilloscope pour identifier divers problèmes d'intégrité du signal ou événements présentant des problèmes de signal. Cette méthode n'a pas la caractéristique "pas de temps d'arrêt" de la méthode de déclenchement matérielle. En effet, il existe un « temps mort » inhérent au post - traitement des données précédemment capturées et il n’a pas la « large plage » offerte par les techniques d’acquisition et de stockage en profondeur. Capacité à préserver et à enquêter. Mais le logiciel de reconnaissance d'événements a les avantages uniques suivants qui attirent de plus en plus d'utilisateurs d'oscilloscopes.

Surveillance simultanée de plusieurs événements: la méthode de déclenchement matériel ne peut identifier qu'un seul événement problématique et le circuit de déclenchement matériel est configuré pour se déclencher lorsqu'un événement particulier se produit, éliminant radicalement la possibilité de surveiller plusieurs événements simultanément. Le logiciel de reconnaissance d'événements n'est pas affecté par cette restriction. Le logiciel peut être programmé pour scanner simultanément 5 événements sur n'importe quel canal ou plusieurs canaux. Cela peut réduire considérablement le temps nécessaire pour réduire progressivement la gamme des causes potentielles des problèmes d'intégrité du signal et isoler les événements associés complexes.

Découvrez ce qui se passe plusieurs fois avec le même événement: le circuit de déclenchement matériel ne peut identifier que l'occurrence d'un seul événement par capture. En fait, les événements se répètent avant ou après qu'ils aient été isolés par le matériel, mais les méthodes de déclenchement matériel ne peuvent pas trouver ces événements récurrents. Le logiciel de reconnaissance d'événements peut le faire en découvrant l'occurrence de tous les événements capturés par la mémoire de forme d'onde. Ainsi, un ingénieur de conception peut découvrir non seulement le premier défaut, mais aussi le deuxième et le troisième.

Navigation d'événement: une fois que l'utilisateur a capturé une longue forme d'onde via le stockage profond, l'étape suivante est le travail manuel extrêmement ennuyeux et sujet aux erreurs, qui consiste à rejouer ces formes d'onde, à examiner chaque segment de la forme d'onde et à identifier les problèmes potentiels d'intégrité du signal. La technologie de collecte et de stockage en profondeur peut collecter des informations sur 10 000 écrans. Il n'est pas pratique d'examiner manuellement toutes ces informations. Il est également irréaliste et fastidieux d'envoyer ces données d'oscilloscope au Contrôleur et d'écrire un logiciel personnalisé pour les analyser. Une fois que le logiciel de reconnaissance d'événements a reconnu toutes les occurrences de l'événement cible, il peut basculer entre les occurrences multiples de l'événement en utilisant les touches de contrôle de lecture intuitive du lecteur DVD. La figure 1 est un example de test utilisant un oscilloscope Agilent dso81304b.

Figure 1: la barre de navigation (partie inférieure de l'écran) peut être déplacée automatiquement vers l'un des 5 événements différents (sur l'un des quatre canaux de l'oscilloscope). L'oscilloscope de la figure recherche la différence de largeur d'impulsion entre les deux voies notées ax et bx.

Identification de plusieurs événements: un système de déclenchement matériel typique peut isoler environ 10 types différents d'événements ou de modes de déclenchement. Mais le développement d'un nouveau mode de déclenchement matériel est extrêmement fastidieux pour les fabricants d'oscilloscopes, nécessitant des ressources de développement importantes et des coûts de production d'IC coûteux. En revanche, le développement d'un logiciel de reconnaissance d'événements est beaucoup moins coûteux. Le logiciel de reconnaissance d'événements actuels peut isoler tout événement pouvant être mesuré par mesure de forme d'onde (les oscilloscopes modernes peuvent effectuer plus de 30 mesures de forme d'onde) et peut également détecter des événements problématiques tels que des bords non monotones causés par des bornes de signal incorrectes. Il est presque impossible d'utiliser un circuit de déclenchement matériel pour déclencher des phénomènes de petites formes d'onde tels que des bords non monotones.

Vitesse d'identification des événements: la vitesse du circuit de déclenchement matériel est principalement influencée par la vitesse de ses transistors, et il utilise des techniques analogiques. Le circuit de déclenchement matériel le plus haut de gamme permet désormais un déclenchement de largeur d'impulsion (ou interférence d'impulsion) aussi faible que 300 PS, ainsi qu'un déclenchement série (déclenchement série) de 3,25 Gbps. Bien que ces indicateurs soient excellents, la vitesse du circuit de déclenchement matériel ne peut toujours pas suivre les vitesses supérieures à 8,5 Gbit / s des systèmes haut de gamme d'aujourd'hui. Le logiciel de reconnaissance d'événements est limité uniquement par le taux d'échantillonnage de l'oscilloscope et utilise essentiellement la technologie numérique. Avec des taux d'échantillonnage allant jusqu'à 40 GSPS, les oscilloscopes leaders de l'industrie identifient les événements avec un système de reconnaissance d'événements logiciel beaucoup plus rapidement que le mode de déclenchement matériel. Cette nouvelle technologie permet d'observer des événements avec une largeur d'impulsion de 70 ps et des vitesses de recherche de séquence pouvant atteindre 8,5 Gbps (voir un autre exemple de test de signal à grande vitesse présenté dans la figure 2).

Figure 2: le logiciel Agilent infiniiscan peut identifier un temps de montée ultra - rapide de 36 PS entre ax et BX causé par une interférence inter - symboles (ISI) d'une seule impulsion de bit.

6. Distinguer la résolution des événements: la résolution temporelle du circuit de déclenchement matériel est relativement faible. La résolution est d'environ des dizaines, voire des centaines de picosecondes en fonction des différents événements déclencheurs, des caractéristiques du signal de forme d'onde et de l'activité de forme d'onde spécifique qui a conduit à l'événement déclencheur. Cette résolution ne répond plus aux exigences (c'est - à - dire qu'il peut y avoir de faux dysfonctionnements) Lorsqu'il est nécessaire de mesurer des indicateurs plus précis. Étant donné que la reconnaissance logicielle des événements est un traitement de signal purement numérique, des techniques DSP telles que l'algorithme d'interpolation de points d'échantillonnage de 1 à 16 peuvent être utilisées pour améliorer efficacement la résolution des événements. La vérification du taux de passage des événements peut être augmentée au niveau de la picoseconde. La figure 2 montre la forme d'onde lorsque l'oscilloscope reconnaît un front montant de 36 ps.

7. Visible peut être isolé: la chose la plus attrayante à propos du logiciel de reconnaissance d'événements est sa fonction de « localisateur de zone». De nombreux utilisateurs d'oscilloscopes verront des signaux intermittents clignotants occasionnels à l'écran, mais il est trop tard pour appuyer sur le bouton d'arrêt pour les verrouiller. Normalement, dans ce cas, l'utilisateur met l'oscilloscope en mode d'acquisition unique, puis continue à appuyer sur la touche de déclenchement de commande (qui nécessite parfois plusieurs pressions) pour capturer efficacement l'événement. Dans la plupart des cas, le résultat de cela ne fera que rendre vos doigts douloureux. Le détecteur de zone permet à l'utilisateur de dessiner une zone sur l'écran. L'utilisateur peut observer un signal intermittent clignotant dans cette zone. Lorsque la forme d'onde de ce signal clignote dans cette zone la prochaine fois, l'oscilloscope s'arrête automatiquement et affiche clairement la forme d'onde. La figure 3 montre un example avec deux zones. Cette fonctionnalité est souvent très utile.

Figure 3: la fonction de recherche d'intervalles permet d'isoler la première zone non entrée (zone carrée en haut à gauche) Tout en nécessitant une forme d'onde pour la deuxième zone (position carrée en bas au Centre). L'oscilloscope de la figure permet d'isoler rapidement un seul bit "1" et les trois bits "0" précédents.

8. Synchronisation avec le déclenchement matériel: grâce au mécanisme de latence programmable, le logiciel de reconnaissance d'événements peut fonctionner avec le mécanisme de déclenchement matériel. En d'autres termes, le procédé peut capturer des événements définis par logiciel qui se produisent lorsqu'un événement matériel défini est retardé d'une période de temps spécifiée. Un tel système de combinaison Software - Hardware peut générer un séquenceur de déclenchement ou utiliser du matériel pour limiter les formes d'ondes à vérifier par le logiciel, améliorant ainsi l'efficacité.

Le logiciel de reconnaissance d'événements est un complément efficace aux méthodes traditionnelles de déclenchement matériel ou d'acquisition et de stockage en profondeur pour identifier les problèmes d'intégrité du signal. Lorsque l'oscilloscope n'a pas de problème de « temps mort», c'est - à - dire lorsque la fréquence des événements est supérieure à une fois par seconde (1 seconde est un temps long pour un circuit à grande vitesse), la nouvelle technologie du logiciel de reconnaissance d'événements deviendra l'un des outils les plus efficaces et Les plus flexibles pour résoudre le problème de l'intégrité du signal dans la conception électronique.