作者：合肥中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)快電子學(xué)實驗室（２３００２７） 嚴(yán) 挺 方志來 安 琪 王硯方 來源：《電子技術(shù)應(yīng)用》

摘要：簡要介紹了千兆位背板總線的一些關(guān)鍵問題詳細(xì)討論了幾種行之有效的千兆位背板總線測試方法，包括波形觀測、誤碼率測試、眼圖和時域反射計等給出了一個實際的千兆位背板總線系統(tǒng)的測試結(jié)果。 關(guān)鍵詞：千兆位背板總線 誤碼率 眼圖 時域反射計

背板是互連技術(shù)在印刷電路板上的實現(xiàn)，一般是無源的。背板上有用來插卡的槽，槽與槽之間有各種形式的總線。在背板的插槽中插入各種卡，即構(gòu)成計算機和各種處理機，所以說背板是嵌入式系統(tǒng)的硬件平臺。由于傳統(tǒng)的共享總線在某一特定時刻只允許同時被一對端口使用，因而各端口分配到的平均帶寬較少，所以應(yīng)用受到了很大的限制。隨著對總線帶寬要求的不斷提高，人們將注意力更多地轉(zhuǎn)向空分總線�？辗挚偩�允許多端口同時通信，端口越多總計帶寬越高，具有很好的可擴展性，而可擴展性正是通信系統(tǒng)所必需的。由于通信系統(tǒng)中普遍采用串行傳輸方式，所以通信系統(tǒng)中采用的空分總線也多采用串行方式。點到點的串行傳輸方式可以獲得很高的傳輸率，且越來越多地被用于處理器、存儲器和ｉ／ｏ設(shè)備間的互連之中。高速（指千兆位以上）的背板總線已經(jīng)成為高速互連技術(shù)中的一個重要方面[１]。不僅通信領(lǐng)域，計算、控制等領(lǐng)域?qū)Ρ嘲寮夹g(shù)也提出了越來越高的要求。

千兆位背板總線的高速電路系統(tǒng)對系統(tǒng)的測試提出了挑戰(zhàn)。由千兆位系統(tǒng)的特征時間１ｎｓ和真空光速３．００ｅ＋８ｍ／ｓ的乘積，得到的波長的量級約為０．３ｍ，這與一般背板的長度在同一量級；如果考慮到信號的上升沿約為０．２ｎｓ，則估計出的波長在０．０６ｍ量級上，這和一般的ｐｃｂ板走線在同一量級。這樣，數(shù)字信號的傳輸線效應(yīng)和模擬效應(yīng)就不可忽略了。傳輸線效應(yīng)和模擬效應(yīng)的影響，使得高速數(shù)字電路設(shè)計對阻抗特性、時間參數(shù)和信號質(zhì)量提出了嚴(yán)苛的要求，這樣，對它們的測量，就成為一個重要的課題[２]。

１ 千兆位背板總線系統(tǒng)簡介

隨著串行數(shù)據(jù)傳輸率的不斷提高，數(shù)字信號和模擬信號間的界線模糊了。為了提供傳輸所必須達到的低誤碼率，必須保證良好的信號完整性；而為了達到信號完整性的要求，必須仔細(xì)考慮元件的選擇、電路板的設(shè)計。因此，應(yīng)該對傳輸線效應(yīng)、電磁兼容性、噪聲、串?dāng)_和時鐘分布等諸多問題有清晰的認(rèn)識并將這些知識運用到實際設(shè)計中去[３]。

其中，在設(shè)計中必須對三個方面予以特別的重視：收發(fā)器、接插件和背板ｐｃｂ設(shè)計，它們在整個千兆位背板總線系統(tǒng)中，有著舉足輕重的地位。而對千兆位系統(tǒng)的測試，則與這三個方面密切相關(guān)。千兆位背板總線系統(tǒng)示意圖如圖１所示。

收發(fā)器：收發(fā)器(ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ)是系統(tǒng)中的核心器件。差分信號ｌｖｐｅｃｌ是一種比較通用、性能較好的信號形式。一般希望收發(fā)器能提供多通道雙工數(shù)據(jù)傳輸，以能夠達到較高的總計帶寬。通常采用相對低速的參考時鐘，在片內(nèi)進行頻率合成。傳統(tǒng)上使用８ｂ／１０ｂ的編碼方式，要求收發(fā)器能夠在很短時間內(nèi)實現(xiàn)位同步、字同步和或通道同步。還要考慮時鐘的驅(qū)動和分配問題、時鐘的偏差(ｓｋｅｗ)和抖動(ｊｉｔｔｅｒ)特性。對芯片電路的一些細(xì)節(jié)問題，如阻抗匹配、交流耦合、功耗、與上游／下游電路的接口等也應(yīng)該加以充分與仔細(xì)的考慮。

接插件：接插件是背板與插卡的連接部分。由于通孔(ｖｉａ)和短線(ｓｔｕｂ)引入阻抗不連續(xù)性，并產(chǎn)生串?dāng)_、共模噪聲、衰減和額外的抖動，因此影響信號完整性和誤碼率。所以接插件的評估和選擇對于確保高速背板系統(tǒng)的性能至關(guān)重要�？梢酝ㄟ^時域反射計測量接插件各點的特性阻抗，來選取各點特性阻抗變化較小且平滑的接插件。通常采用在信號引腳周圍排步地引腳的"偽同軸結(jié)構(gòu)" 來減少串?dāng)_、共模噪聲。還應(yīng)考慮接插件的機械性能。

背板ｐｃｂ：背板是一種裝有插座、通常安