高速串行鏈路仿真工具應(yīng)用實(shí)戰(zhàn)

對(duì)信號(hào)完整性工程師而言，高速串行鏈路仿真是功能強(qiáng)大的工具。這些仿真可讓設(shè)計(jì)人員大致了解系統(tǒng)性能預(yù)測(cè)，使他們?cè)趯⒃O(shè)計(jì)交付耗資巨大的電路板生產(chǎn)之前更容易做出正確決定以達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)。

TI的WEBENCH?接口設(shè)計(jì)工具可為串行鏈路仿真提供簡(jiǎn)單卻功能強(qiáng)大的環(huán)境。這款基于Web的免費(fèi)工具可作為快速且方便使用的高速通道分析仿真工具 —— 對(duì)傳統(tǒng)上由已獲授權(quán)的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（EDA）軟件工具進(jìn)行的分析（更嚴(yán)格更耗時(shí)）是一種補(bǔ)充。您可在這篇博客文章里讀到更多關(guān)于WEBENCH接口設(shè)計(jì)工具的內(nèi)容。

這一切聽(tīng)起來(lái)很棒，但該工具能給您帶來(lái)可靠的結(jié)果嗎？為了回答這個(gè)問(wèn)題，筆者去了實(shí)驗(yàn)室，并進(jìn)行了一些測(cè)量。筆者決定使用一個(gè)速率為12.5Gbps的Linear re-driver DS125BR820EVM、一些FR4印刷電路板（PCB）走線以及具有SMA連接器、適用于背板子系統(tǒng)的子卡。圖1展示了筆者的簡(jiǎn)單設(shè)置。使用一個(gè)誤碼率測(cè)試器（BERT）作為為本次研究的發(fā)送器及接收器）。

圖1：實(shí)驗(yàn)室測(cè)量設(shè)置

首先，筆者用一個(gè)四端口網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)定了所有線纜、連接器和電路板走線的S參數(shù)并保存它們，目的是用來(lái)建立通道模型。接著筆者對(duì)這些文件進(jìn)行級(jí)聯(lián)，旨在為前置通道（芯片輸入之前的所有通道）和后置通道（芯片輸出后面的所有通道）創(chuàng)建組合式模型，以便上傳到WEBENCH接口設(shè)計(jì)工具。因?yàn)榭蓮脑摴ぞ咴L問(wèn)DS125BR820 IBIS-AMI（input/output buffer information specification-algorithmic modeling interface）模型，所以最后要做的一件事是設(shè)置發(fā)送器。筆者使用一個(gè)通用的IBIS-AMI發(fā)送器模型，并將邊緣速率和差分輸出電壓匹配得盡量接近BERT。由于筆者的WEBENCH環(huán)境復(fù)制了實(shí)驗(yàn)室的試驗(yàn)臺(tái)，因此筆者可為幾種不同的設(shè)置運(yùn)行仿真，并觀察它們的匹配狀況如何。WEBENCH接口設(shè)計(jì)工具的另一個(gè)妙處是它能遠(yuǎn)程處理仿真，這樣筆者就可以在實(shí)驗(yàn)室通過(guò)自己的筆記本電腦運(yùn)行它們，無(wú)需擔(dān)心處理能力。

在本次研究中用了兩個(gè)實(shí)例。實(shí)例1是在8Gbps的數(shù)據(jù)速率下使用了PCI Express Gen3。實(shí)例2是在12Gbps的數(shù)據(jù)速率下使用了SAS3。

實(shí)例 1 的技術(shù)參數(shù)為：

• BERT輸出：8Gbps、800mVpp。

• 通道：在4GHz的前置通道處為?10dB，在4GHz的后置通道處為?2dB。

• DS125BR820設(shè)置：輸入EQ = Level 3、輸出VOD = Level 5。

圖2：實(shí)例1的實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)（左）和WEBENCH接口設(shè)計(jì)工具仿真數(shù)據(jù)（右）

實(shí)例 2 的技術(shù)參數(shù)為：

• BERT輸出：12Gbps、800mVpp。

• 通道：在6GHz的前置通道處為?14dB，在6GHz的后置通道處為?3dB。

• DS125BR820設(shè)置：輸入EQ = Level4、輸出VOD = Level 7。

圖3：實(shí)例2的實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)（左）和WEBENCH接口設(shè)計(jì)工具仿真數(shù)據(jù)（右）

DS125BR820在筆者的系統(tǒng)輸出端打開(kāi)了眼圖。圖2所示的實(shí)例1表明有足夠的余量，看來(lái)DS125BR820能補(bǔ)償更多的通道損耗同時(shí)使眼圖仍能保持開(kāi)啟狀態(tài)。圖3所示的實(shí)例2展示了相反的情況：筆者的通道有太多的損耗，在這些運(yùn)行條件下筆者很可能會(huì)看到誤碼，除非在通道的末端使用接收芯片的均衡功能。

如果您未能如筆者一樣擁有可上傳的S參數(shù)測(cè)量值，那么您可以簡(jiǎn)單地輸入在給定頻率下的預(yù)期損耗；WEBENCH接口設(shè)計(jì)工具將產(chǎn)生與您所需插入損耗相匹配的通用S參數(shù)。

設(shè)置和運(yùn)行像這樣的仿真大約需要30分鐘，產(chǎn)生的結(jié)果比實(shí)驗(yàn)室測(cè)量值更合理且匹配更好。WEBENCH接口設(shè)計(jì)工具是一種非常有用、基于Web的工具，能幫用戶根據(jù)自己的應(yīng)用需求挑選合適的器件。筆者希望您試用一下它！