以太网口信号质量信号完整性测试方法与规范.docx

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以太网口信号质量信号完整性测试方法与规范

以太网信号完整性测试指导书

 

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批准人员

审核人员

准备人员

BY

DATE

 

1.目的4

2.适用范围4

3.测量设备4

4.参考文件4

5.注意事项4

6测试项目5

7.操作步骤8

8.参照标准18

 

※※修订履历※※

REV.

修订内容

发行日期

备注

 

1.目的

依照规格手册,介绍和规范在测量以太网信号时的操作。

2.适用范围

用于产品在做信号完整性量测时的应用。

3.测量设备

图1测量设备

LeCroySDA11000WL600测试夹具_TF-ENET-CN

4.参考文件

4.1参考的标准文件:

IEEEStd802.3-2002、ANSIX3.263-1995

4.2《SDA11000操作手册》

4.3相关测试点位组件的DATASHEET,线路图等。

5.注意事项

5.1确认测试人员静电环接触良好。

5.2在测量时应检查示波器是否运行正常。

5.3检查信号连接是否正确,接地是否合理。

5.4确定待测系统SUT是否工作在预定的模式。

5.5为保证量测的准确性,测量中请用探头直接连接测量点,如确有必要,连接探头和测量

的传输线及信号接地线不能超过0.5英寸。

5.6如量测结果超出规格,须再次确认测量点与芯片规格,确认测量条件及测量方法无误后,

更换PCBA板测量,若量测结果仍为Fail,则定性为Bug并与相关人员确认。

6测试项目

信号

测试项

测试点

预期结果

备注

10Base-T测试项目

差分输出电压的模板以及电压的测试-

MAC模块与PHY模块分离情况下的差分输出电压模板测试

 

信号宿端

 

符合模板(见附件)

 

公司现在无发码工具及分析软件,暂不作测试

差分输出电压的模板以及电压的测试-

MAC模块与PHY模块分离情况下的差分输出电压负脉冲模板测试

差分输出电压的模板以及电压的测试-

MAC模块与PHY模块集成情况下的差分输出电压负脉冲模板测试

差分输出电压的模板以及电压的测试-

MAC模块与PHY模块集成情况下的差分输出电压负脉冲模板测试

连接脉冲测试-连接脉冲帧头模板测试

连接脉冲测试-连接脉冲帧尾模板测试

空闲信号模板测试-空闲信号帧头模板测试

空闲信号模板测试-空闲信号帧尾模板测试

输出抖动测试-触发点后8bit的抖动测试

InternalMAU:

<22ns(+/-11ns)(withcable)

<40ns(+/-20ns)(withoutcable) 

ExternalMAU:

<14ns(+/-7ns)(withcable)

<32ns(+/-16ns)(withoutcable) 

输出抖动测试-触发点后8.5bit的抖动测试

InternalMAU:

<22ns(+/-11ns)(withcable)

<40ns(+/-20ns)(withoutcable) 

ExternalMAU:

<14ns(+/-7ns)(withcable)

<32ns(+/-16ns)(withoutcable) 

差分输出电压的峰峰值

Positivepeaks:

+2.2Vto+2.8V

Negativepeaks:

+2.2Vto-2.8V

差分输出电压的谐波

共模电压

<50mVPeak

回波损耗

Atleast15dBoverthefrequencyrangeof5.0to10MHz

100Base-TX测试项目

眼图/模板测试

 

信号宿端

调用LeCroy示波器中的“100BaseT”眼图模板,记录正、负脉冲的眼高/眼宽测量值

抖动测试

<1.4ns

差分输出电压幅度测试

+Vout:

950mVto1050mV

-Vout:

-950mVto-1050mV

差分输出电压对称度测试

0.98to1.02

差分输出过冲测试

正向:

<5%

负向:

<5%

信号上升时间测试

正向:

3.0nsto5.0ns

负向:

3.0nsto5.0ns

信号下降时间测试

正向:

3.0nsto5.0ns

负向:

3.0nsto5.0ns

上升/下降时间对称度

正向:

<500ps

负向:

<500ps

占空比失真

<500ps(+/-250ps)

回波损耗

>16dBfrom2MHzto30MHz

>(16-20log(f/30MHz))dBfrom30MHzto60MHz

>10dBfrom60MHzto80MHz

公司现在无发码工具及分析软件,暂不作测试

1000Base-T测试项目

模板测试

 

信号宿端

符合模板(见附件)

 

公司现在无发码工具及分析软件,暂不作测试

峰值电压测试

A、B点:

670mVto820mV

C、D点:

335mVto410mV

信号对称性

A、B点:

(1-|PointA|/|PointB|)*100<1%;

C点:

(1-(0.5*(|PointA|+|PointB|)/2)/|PointC|)*100%<2%;

D点:

(1-(0.5*(|PointA|+|PointB|)/2)/|PointD|)*100%<2%。

衰落测试

G、J点:

(PointG/PointF)*100%>73.1%

主模式抖动

MasterFiltered:

MasterFilteredPk-PkJitter+Jtxout<0.3ns;

MasterUnfiltered:

MasterUnfilteredPk-PkJitter<1.4ns。

从模式抖动

SlaveFiltered:

SlaveFilteredPk-PkJitter+Jtxout<0.4ns+MasterFilteredPk-PkJitter;

SlaveUnfiltered:

SlaveUnfilteredPk-PkJitter<1.4ns。

波形失真测试

<10mV

共模输出电压

<50mVPk-Pk

回波损耗

Atleast16dBoverthefrequencyrangeof1.0MHzto40MHzandatleast10-20log10(f/80)dBoverthefrequencyrange40MHzto100MHz(finMHz)

 

7.操作步骤

7.1操作前准备

7.1.1搭建测试环境,确认各个设备正常运行。

7.1.2准备测试仪器,使用示波器测量之前确保示波器至少预热30分钟,并且示波器所有探头的

校正或DSKEW(多通道)均为PASS。

7.2测试流程

7.2.1按下示波器电源开关,开始进入操作接口

对于示波器操作接口和基本操作,参考《示波器操作手册》。

7.2.2当完全进入操作接口时,按照测试用例,选择不同的测试探头,将被测信号接到相应的探头上。

7.2.3让被测试系统进入测试模式,进行信号测试,测试完成后关机退出.

7.3测试系统连接示意图(100Base-TX)

图2连接示意图

此处采用100Base-TX举例说明,具体测试时依据对应以太网规格参数测量。

此处只对发送端测度方法描述,若需对单板内接收端进行测度,只需把夹具更换为差分探头即可,测试方法与本测试方法一样,判定结果参考接收芯片规格书。

7.4信号分类测量

7.4.1眼图/模板、抖动测试

7.4.1.1概述

本条是对发送端RX+、RX-的眼图/模板、抖动测试。

7.4.1.2测试方法

测试方法按如下几步进行:

a)示波器的设置:

CH1为触发源,上升沿触发。

时基设置到以完整观察1~2个周期波形为宜,CH1、CH2幅值设置到能较满屏的观察信号的最大、最小幅值。

AUTO狀态下尽量向上(下)调整触发电平,使之刚好能触发稳定的波形。

b)调用示波器的“Math”中的“f(x)MathSetup”选项,对CH1、CH2作差分运算,得到波形F1。

F1的幅值设置到能较满屏的观察信号的最大、最小幅值。

c)调用示波器的“Analysis”中的“Pass/FailSetup”选项,选择“Masktest”,以F1作为源,调用“100BaseT”眼图测试模板。

按下余辉功能键,通过旋钮(水平、垂直、Delay)调节波形对模板的最佳的上下左右位置,如图3所示。

d)采集(1000)个波形后,观察余辉形成的眼图是否通过模板。

e)使用光标对波形进行眼高、眼宽、抖动等进行测量(如图4~7所示),检查是否符合芯片规格,并做好数据记录及波形保存。

图3100BaseT眼图模板

图4正脉冲眼高

图5负脉冲眼高

图6眼宽

图7抖动测量

7.4.2幅度域测试

7.4.2.1概述

本条是对发送端TX+、TX-的幅度域测试,包括差分输出电压幅度、差分输出电压对称度、差分输出过冲测量。

在《IEEEStd802.3-2000》标准中要求使用的测试波形是14位(112ns)的非跳变波形,然而在实际测试中很难获得这种112ns宽度的脉冲信号。

通常在Idle状态下,96ns宽度的脉冲信号非常容易获得,因此采用96ns替代112ns脉冲信号作为测试信号。

故本条测试中将抓取宽度为96ns的信号。

7.4.2.2测试方法

测试方法按如下几步进行:

a)示波器的设置:

CH1为触发源,脉宽(Width)触发,设置脉宽范围为95ns到97ns。

b)触发方式为Positive,触发电平设为+300mV,抓取正向脉冲。

时基设置到完整显示96ns脉宽波形。

c)调用示波器的“Math”中的“f(x)MathSetup”选项,对CH1、CH2作差分运算,得到波形F1。

F1的幅值设置到能较满屏的观察信号的最大幅值(能完整地显示整个正向脉冲)。

d)调用示波器的“Measure”中的“Top”、“Overshoot+”测量选项,并打开统计(Statistics)功能,按下余辉功能,约抓取1000个点,得到波形如图8所示。

e)触发方式为Negative,触发电平设为-300mV,抓取负向脉冲。

时基设置到完整显示96ns脉宽波形。

f)调用示波器的“Math”中的“f(x)MathSetup”选项,对CH1、CH2作差分运算,得到波形F1。

F1的幅值设置到能较满屏的观察信号的最大幅值(能完整地显示整个负向脉冲)。

g)调用示波器的“Measure”中的“Base”、“Overshoot-”测量选项,并打开统计(Statistics)功能,按下余辉功能,约抓取1000个点,得到波形如图9所示。

h)记录好各项数据,差分输出电压对称度=|Top/Base|,检查是否符合芯片规格。

 

图896ns正向脉冲

图996ns负向脉冲

7.4.3时域测试

7.4.3.1概述

本条是对发送端RX+、RX-的时域测试,包括上升/下降时间、上升/下降时间对称度测量。

在本条测量中,将抓取80ns宽度脉冲用于上升/下降时间测试。

7.4.3.2测试方法

测试方法按如下几步进行:

a)示波器的设置:

CH1为触发源,脉宽(Width)触发,设置脉宽范围为78ns到82ns。

b)触发方式为Positive,触发电平设为+300mV,抓取正向脉冲。

时基设置到完整显示80ns脉宽波形。

c)调用示波器的“Math”中的“f(x)MathSetup”选项,对CH1、CH2作差分运算,得到波形F1。

F1的幅值设置到能较满屏的观察信号的最大幅值(能完整得显示整个正向脉冲)。

d)调用示波器的“Measure”中的“Rise@level”、“Fall@level”测量选项;采用“Absolute”方式,其中“Highabsolute”设为900mV,“Lowabsolute”设为100 mV;并打开统计(Statistics)功能,按下余辉功能,约抓取1000个点,得到波形如图10所示。

e)触发方式为Negative,触发电平设为-300mV,抓取负向脉冲。

时基设置到完整显示80ns脉宽波形。

f)调用示波器的“Math”中的“f(x)MathSetup”选项,对CH1、CH2作差分运算,得到波形F1。

F1的幅值设置到能较满屏的观察信号的最大幅值(能完整得显示整个负向脉冲)。

g)调用示波器的“Measure”中的“Rise@level”、“Fall@level”测量选项;采用“Absolute”方式,其中“Highabsolute”设为-900mV,“Lowabsolute”设为-100 mV;并打开统计(Statistics)功能,按下余辉功能,约抓取1000个点,得到波形如图11所示。

h)记录好数据及保存波形,检查是否符合芯片规范。

其中,上升/下降时间对称度是所有的上升/下降时间相互的差别;在负向脉冲时,由0电平向-Vout跳变时是上升时间,反之是下降时间。

图1080ns正向脉冲

图1180ns负向脉冲

7.4.4占空比失真测试

7.4.3.1概述

本条是对发送端TX+、TX-的占空比失真测试。

本条测试中,本应强制待测设备发出0X55码型进行测试,但公司现在暂无发码工具,故只能手工抓取符合要求的脉冲。

7.4.3.2测试方法

测试方法按如下几步进行:

a)示波器的设置:

CH1为触发源,脉宽(Width)触发,设置脉宽范围为15到17ns。

b)触发方式为Positive,触发电平设为+300mV,抓取脉冲。

时基设置到完整显示10个脉宽波形。

c)调用示波器的“Math”中的“f(x)MathSetup”选项,对CH1、CH2作差分运算,得到波形F1。

F1的幅值设置到能较满屏的观察信号的最大幅值、最小幅值。

(能完整得显示整个脉冲)。

d)调用示波器的“Measure”中的“Top”、“Base”测量选项;反复按下“Single”键,直到抓到一串01010101或11010101脉冲为止,如图13所示。

e)参照图所12示,分别测量出W1、W2、W3的宽度,如图13~15所示。

f)做好数据的记录及波形的保存,检查是否符合芯片规范。

一般判断的依据是:

15.5ns

图12占空比测试示意图

图13W1宽度

图14W2宽度

图15W3宽度

8.参照标准

8.110Base-T电压模板

8.2空闲信号模板

8.3连接脉冲模板

8.31000Base-T各测式模式的寄存器设置

8.41000Base-T测试模式1波形

8.51000Base-T测试主、从模式下的抖动波形

8.61000Base-T失真测试波形

注意:

①在测试过程中使用尽量短的转接线和地线,并且示波器探头接地点要尽量地靠近被测点;示波器光标标示到位,做好示波器各通道信号的标识。

②保存测量数据与图片,填入相应测试用例表格中,判断结果是否正确。

③关闭系统,收拾整理实验室。

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