安捷倫科技公司 brock j. lameres

     在過去幾十年中，數(shù)字設(shè)計人員一直依賴邏輯分析儀，作為系統(tǒng)檢驗的主要工具。近年來，時鐘速率的加快，已經(jīng)迫使設(shè)計人員考慮系統(tǒng)所有部分的信號完整性，包括測試能力。邏輯分析儀探頭不再是任意連接到系統(tǒng)上就能夠保證成功，而是必須考察探頭位置、負荷及與傳輸線的鄰近程度等因素。本文考察了在探測高速數(shù)字系統(tǒng)時設(shè)計人員遇到的部分常見問題，另外本文還討論了探頭的負荷模型及探測位置的影響。最后，本文討論了把探頭連接到高速系統(tǒng)最常用的技術(shù)：短線探測和阻尼電阻器探測。 邏輯分析儀探頭的負荷模型

     任何類型的探頭的目標都是盡可能對系統(tǒng)提供最小的電負荷。如果探頭對系統(tǒng)性能的變動太大，那么探頭將不能幫助設(shè)計人員檢驗系統(tǒng)，因為故障原因可能完全是由探頭引起的。隔離故障對有效檢驗故障非常重要。因此，設(shè)計人員必須能夠預測探頭對系統(tǒng)的影響，而不管其是可以忽略不計，還是占主導地位。

     預測被探測的系統(tǒng)性能的最精確方式是在系統(tǒng)模擬中包括一個探頭負荷模型。邏輯分析儀廠商提供rlc電路，直到預定的頻率(通常是6 ghz)建立探頭負荷模型。模擬不僅提供了最精確的探頭影響模型，而且它們提供了一種方式，可以改變變量，監(jiān)測每個變量的影響。這些變量包括探頭在傳輸線上的位置和/或從傳輸線到探針的探頭短線長度。一般來說，邏輯分析儀的探頭負荷模型如下： 在較低頻率上，電阻器會主導探頭阻抗，對目標的影響最小。這是因為探頭阻抗一般在20kω，而目標一般在50 ～75 ω。兩個阻抗并聯(lián)，會產(chǎn)生最接近的目標阻抗。在頻率提高時，探頭開始引入電容，其阻抗開始滾降。一旦阻抗達到目標阻抗的數(shù)量級上，來自探頭的反射會成為重要問題。

     在超高頻率上，探頭會引入電感，阻抗將提高。探頭負荷的電容和電感特點會形成諧振。邏輯分析儀探頭的目標是盡可能提高諧振的頻率。此外，諧振的阻抗應盡可能高。如果探頭阻抗下降到10～20ω范圍內(nèi)，探頭將分流出目標系統(tǒng)較高的頻率成分。對每種探頭形狀，廠商將提供精確的負荷模型及阻抗與頻率關(guān)系曲線。

     為迅速估算探頭的影響，可以使用集總電容探頭模型。邏輯分析儀探頭廠商對每種探頭形狀提供了估算的集總電容。在使用等效集總電容時，可以確定時間常數(shù)，支持端接電阻或傳輸線的阻抗。然后可以在系統(tǒng)時間常數(shù)的rms之和中使用這種等效電容。一旦確定整體系統(tǒng)時間常數(shù)，可以把其轉(zhuǎn)換成上升時間和帶寬，預測探頭對系統(tǒng)整體系統(tǒng)的影響。探測位置的影響

     由于探頭是電路的一部分，而電路又是探頭的一部分，因此可以預測兩個感興趣的點上的影響 (即接收機和探針)。探頭的影響中一個主要變量是其在目標傳輸線上的位置。通過其在傳輸線上的相對位置，可以確定探頭導致的反射。反射影響的嚴重程度取決于目標系統(tǒng)(即軌跡長度、端接方案、電壓余量等。圖2是一個標準傳輸線系統(tǒng)，其中列出了連接邏輯分析儀探頭的最常用位置。負荷端接系統(tǒng)

     在負荷端接系統(tǒng)中，負荷端接電阻器僅用于傳輸線設(shè)計中。引入的反射被吸收到接收機上的端接電阻器中。如果這些反射和入射波或后續(xù)波同時到達，它們本身會表現(xiàn)為上升時間劣化或碼間干擾(isi)。在把邏輯分析儀探頭連接到系統(tǒng)上時，探頭將表現(xiàn)為電容不連續(xù)點。把探頭插入這類系統(tǒng)中的最佳位置是信號源。首先，探頭反射會即時發(fā)生在驅(qū)動裝置上。然后這種反射會再次反射離開低阻抗驅(qū)動裝置，并與入射波一起沿著傳輸線傳送。收到的波形會經(jīng)歷上升時間劣化，但二次反射最小。其次，為降低電容負荷對系統(tǒng)的影響，探頭形成的rc時間常數(shù)應盡可能低。不能改變探頭的電容，但時間常數(shù)的電阻/阻抗取決于探頭的位置。通過在信號源插入探頭，時間常數(shù)的電阻/阻抗是低阻抗驅(qū)動裝置與傳輸線阻抗的并聯(lián)組合。這種組合在系統(tǒng)中產(chǎn)生了最低的電阻/阻抗，進而產(chǎn)生了最低的rc時間常數(shù)。源端接系統(tǒng)

     在源端接系統(tǒng)中，僅使用圖2中的源端子。入射波在源端接電阻和傳輸線阻抗之間進行幅度劃分。半幅度波傳導到接收機上，在這里，其被100%正反射。這種反射本身會與入射波疊加在一起，產(chǎn)生驅(qū)動裝置的原始幅度。反向傳導反射會傳回驅(qū)動裝置，然后它被吸收到源端接電阻器中。源端子采用相應的結(jié)構(gòu)，使得在除接收機之外的傳輸線任何位置上，觀察到的波形都呈現(xiàn)出梯級形狀。通過把其與用戶定義的門限電壓(通常以電壓擺幅為中心)進行比較，邏輯分析儀確定被探測的信號是1還是0。這意味著如果邏輯分析儀探頭位于直接接收機之外的任何地方