数字通讯的蓬勃发展带动了晶片、功能性电路板和系统之间的高速互连需求，虽然数据是数字的，但设计人员选择的是模拟低电压差动信号(LVDS)方法来驱动这些高速的传输线。LVDS在速度、低耗电和杂波控制方面备受肯定，且具有成本方面的优势，因此在数据通讯领域的point-to-point应用中相当受欢迎。本文将以PCI-Express为例，介绍如何运用高效能脉冲发生器(如安捷伦3.35GHz频宽的81134A脉冲/数码发生器)进行Rx(接收器)的设计验证，其中包括PCI-Express Rx的设计验证需求，以及所要进行的不同测试等。

运作原理

PCI-Express部份(待测物/DUT)将对来自训练序列(training sequence)的信号进行初始化，这是一段特定的数据序列，可以激发设计的特定部份。当以这样的训练序列信号加以激发时，该Tx将会输出一个类似的序列信号作为回应。所回应的码流(bit flow)是可以预测的，但是回应会在一段相当长的时间内出现，因此回应的时间是无法精确地预测的。

这样的机制可用来量测Rx输入效能的特性。用来激发的训练序列信号可以在额定的条件(nominal condition)或压力(stress)的条件下送出，然后在输出端观察输出信号，看看回应的序列信号是否被正确地接收下来。只有在Rx输入端正确无误地收到激发信号时，回应的结果才会正确。加到激发序列信号中的压力条件可以是不同的电平和摆动(swing)幅度，也可以在共模(common mode)和差动模式(differential mode)下，将杂波和抖动加到信号电平上，以缩小眼图开启的大小。

设计验证/特性量测的设置方式

要分析所回应的训练序列信号是否正确，逻辑分析仪为最好的选择。逻辑分析仪可让您定义出预期数据的确实顺序，并且可以轻易地判断出是否出现了预期的数据顺序。

若要产生激发用的训练序列信号，需使用一部可将相对应的数据序列载入记忆体中的脉冲/数码发生器，利用其可调整电平和时序的功能，产生额定的电平和时序信号，以灌入Rx输入端。此外，您也可以降低摆动幅度或是脉冲宽度到DUT停止正确动作的点为止。在函数发生器(像Agilent 33220A或33250A)的协助之下，可植入杂波和抖动，对信号施加进一步的压力。

此量测设置方式还包含一部示波器(可使用Infiniium DCA如果信号是重复性的，或使用高频即时示波器像54855A)，以便在Tx端进行信号完整性测试。此时，脉冲/数码发生器对测试PCI Express晶片很有用。

若要进行功能性测试，所提供的信号必须是干净的，而且信号的电平/摆动也要合乎额定的条件，也就是电平要超过标准所定的最低要求，而且没有杂波和抖动。因此，脉冲/数码发生器本身的准确度(如RMS抖动)是一个相当重要的考量。

进行压力量测时，会将电平/摆动的大小调到低于接收器的最低要求值的位置，只要逻辑分析仪再也侦测不到任何正确的回应时，该信号的电平就是Rx输入端无法再辨认的压力点。其它的压力条件包括加入杂波，可以是共模杂波或是差动杂波(也称为串音)。共模杂波是将杂波同时加到数据和互补数据(complementary data)中，而差动杂波或串音则是只将杂波信号加到其中一条数据线中。

抖动调变可缩小时间轴上有效的眼图开启幅度，眼图开启的幅度愈小，Rx输入端就愈难撷取到正确的码率，到了某个眼图开启的幅度，其输入频宽就不足以正确地解析出输入的序列信号了。

(1)如何加入抖动

若运用Agilent 81133/34A脉冲/数码发生器或Agilent ParBERT 3.35Gb/s发生器的话，抖动调变会变得简单许多。这两种仪器都内建有延迟控制的输入端，可以在函数发生器连接到该输入接头时，进行抖动调变。函数发生器的波形可以定义调变的类型，其振幅则可以定义眼图开启幅度的大小。

(2)如何植入杂波

所有的杂波都是以AM(振幅调变)的形式加到数据序列中。在函数发生器的协助之下，此杂波可以正弦波或方波或乱数信号的方式产生出来，透过连接到一般作为高速数据终端的电阻，可以做到AM调变，因此如果终端电阻的另一端(一般是终端到地)出现一个调变信号的话，此信号就会在Rx输入端加入到数据序列中。

脉冲∕数码发生器可以提供差动信号线所需的数据序列，若要植入调变信号的话，必须在两条信号线上加入功率分接器(power divider)。加入功率分接器有一个必要的条件是：介于发生器的输出和Rx输入之间的两条数据线的电气长度需保持相同。

功率分接器是由三个电阻所构成，以确保在每个方向都有适当的终端，缺点是经过功率分接器会有50%的振幅损耗，因此对特定的摆动而言，脉冲/数码发生器的输出振幅设定要加倍才行。

就共模杂波而言，需要以相同的信号来调变两条数据线，因此需要用到一个功率分接器，将杂波由函数发生器中分出来，这也要藉助于功率分接器来达成，如此一来，可以在两条数据线上，提供数据与互补数据线之间隔离得很干净的杂波信号。由于调变信号的功率会被分为两部份，因此用来进行驱动的函数发生器的振幅在Rx输入端要设定为超过所需之杂波底线的4倍才行。

就串音量测而言，杂波信号只需出现在一条数据线上，因此只要在数据路径上的其中一个功率分接器，将调变信号断开就可以了。需特别注意的是，两个开端都要做适当的终端处理。有些函数发生器可能没有良好的逆向终端(backwards termination)，在此情况下，可在函数发生器和功率分接器之间加入一个3dB的衰减器，这样可以大幅提高逆向终端的效能。

(3)如何产生解强调(de-emphasis)信号

若要验证接收器对解强调信号的反应，可在数据流中，产生一个有两个不同电压振幅的信号，作法是将81134A的两个输出通道相加，设定其中一个通道来产生“基本”的数据流，另一个通道则用来调整电压电平到公称和解强调的值。

(4)如何产生解强调信号

由于通道相加也要透过功率分接器来进行，因此由脉冲发生器输出的电压振幅必须设为待测装置所需振幅的两倍。为了达到这些不同的信号电平，通道相加要透过下列的方式进行：将通道1设在强调和解强调之间的电平，将通道2设在最终的电平。如果两个通道都设在“高”电平的位置，电压就会相加到强调的电平，如果通道2的设定和通道1相反的话，电压相减的结果就会得到解强调的电平。

对具有两个输入的PCI Express而言，工程师会需要双通道的脉冲/数码发生器(如安捷伦81134A)。对具有4、8、16个输入的PCI Express而言，可运用具有多个发生器的81250 ParBERT(最多可达64个)。它可以控制多个通道间的时序不对称(skew)，而且在个别的数据通道之间，可以调整距离开始处的延迟时间，或是透过脉冲/数码发生器以及81250ParBERT中每个发生器所提供的延迟控制输入的协助，在激发序列信号产生期间，动态地改变延迟时间，可调整的范围是+/-250ps。

结论

点对点的高速数字传输系统像PCI-Express，需要完整的发射器及接收器测试。一般来说，接收器端的测试不像发射器端的测试那样简单。对发射器端而言，可以很方便地接上一部示波器来直接量测信号，但接收器端则需要使用脉冲∕数码发生器为激发源，搭配示波器量测发射器端的反应。文中我们提到了如何测试PCI-Express接收器的规格，以及如何植入抖动和杂波，测试产品的耐压能力。我们所提到的测试方法其实可以应用到任何接收器的测试。

进一步信息，请访问http://cp.literature.agilent.com/litweb/pdf/5988-7432ZHA.pdf。