Цифровые устройства: испытания и отладка высокоскоростных цифровых устройств передачи данных

Тема 1. Введение. Основные тенденции и измерительные задачи при разработке высокоскоростных цифровых устройств: направления развития, проблемы целостности сигнала, задачи при разработке, типовой маршрут проектирования.

Основные термины и определения. Направления инноваций в области высокоскоростных цифровых устройств и современные тенденции в развитии стандартов последовательной передачи данных. Целостность сигналов при проектировании высокоскоростных цифровых устройств на печатных платах и ограничения на физическом уровне. Типовой маршрут проектирования и тестирования высокоскоростных цифровых устройств.

По теме даются лекционные занятия.

Тема 2. Радиотехнические подходы к тестированию высокоскоростных цифровых устройств.

Переход от временной области в спектральную при анализе параметров цифровых сигналов. Быстрое преобразование Фурье. НЧ-фильтрация. Основы параметров матрицы рассеяния (S-параметры) и векторного анализа цепей. Передаточная функция канала. Импульсная характеристика. Вносимые потери. Потери на отражение (возвратные потери). Профиль импеданса линии передачи.

По теме даются лекционные занятия и практические демонстрации.

Тема 3. Коэффициент битовых ошибок (BER) цифровой системы передачи данных и основы его тестирования.

Определение коэффициента битовых ошибок (BER). Типовая схема измерения BER. Тестеры коэффициента битовых ошибок (BERT): структура, граничные характеристики, виды измерений. Тестирование на устойчивость к джиттеру (jitter tolerance test).

По теме даются лекционные занятия и практические демонстрации.

Тема 4. Джиттер цифровых сигналов: причины, составляющие, методы и средства глубокого анализа.

Обзор джиттера цифровых сигналов и его составляющих. Связь с фазовым шумом. Решения для измерения джиттера. Допущения и ограничения различных методов. Методы разложения джиттера на составляющие: Spectral и Tail Fit.

По теме даются лекционные занятия.

На этом этапе будет организован промежуточный контроль – тестирование.

Тема 5. Использование цифровых осциллографов реального времени при тестировании высокоскоростных цифровых устройств.

Архитектура, основные параметры, возможности и принцип работы современных цифровых осциллографов реального времени. Базовые автоматические измерения, измерения с помощью маркеров. Построение гистограмм на основе измерений или принимаемых значений по времени или амплитуде сигналов. Математические функции. Анализ в спектральной области с помощью функции быстрого преобразования Фурье.

Основы применения осциллографических пробников для исследования высокоскоростных сигналов на печатных платах.

Восстановление тактового сигнала: основные методы, реализация в осциллографах реального времени. Построение глазковой диаграммы. Анализ джиттера цифровых сигналов данных и тактовых сигналов. Методы анализа перекрёстных помех в высокоскоростных цифровых устройствах и реализация измерений на осциллографах.

Анализ целостности питания на печатных платах при отладке прототипа.

Внесение и удаление влияния тестовой оснастки при измерениях на осциллографе (embedding, de-embedding). Программные средства для коррекции (эквализации) цифровых сигналов на осциллографах.

Тестирование передатчика высокоскоростных цифровых устройств на соответствие требованиям стандартов интерфейсов передачи данных.

По теме даются лекционные занятия, практические демонстрации и практические лабораторные работы, по результатам выполнения которых оценивается промежуточная успеваемость.

Тема 6. Методы анализа целостности сигнала в межсоединениях (соединительных линиях) и кабелях.

Оценка целостности сигнала в межсоединениях на печатной плате и кабелях. Сложности при тестировании на физическом уровне. Основы измерений параметров отражения во временной области (TDR). Точность при TDR-измерений. Основы измерений параметров передачи во временной области (TDT). Аналогия и сравнение TDR/TDT-измерений с векторным анализом цепей (S-параметры).

Решения на основе стробоскопического осциллографа с функцией динамической рефлектометрии. Пересчёт параметров из временной области в частотную. Анализ S-параметров и профиля импеданса во временной области. Решения на основе векторных анализаторов цепей и программных средств для анализа во временной области. Пересчёт параметров из частотной области о временную. Традиционные и уникальные методы для удаления влияния тестовой оснастки при анализе целостности сигнала в межсоединениях и кабелях.

По теме даются лекционные занятия, практические демонстрации и практические лабораторные работы.

Тема 7. Полное тестирование высокоскоростных цифровых устройств на соответствие физического уровня требованиям стандартов интерфейсов передачи данных.

Примеры спецификаций стандартов цифровых интерфейсов передачи данных (PCI-E, DDR, USB и др.) на параметры передатчиков, приёмников и соединительных линий высокоскоростных цифровых устройств. Примеры схем измерений при тестировании на соответствие физического уровня требованиям стандартов. Реализация полного тестирования на соответствие требованиям стандартов на основе существующих программно-аппаратных комплексов.

По теме даются лекционные занятия.

Тема 8. Использование логических анализаторов, анализаторов протоколов и программных решений для анализа и декодирования протокола при отладке высокоскоростных цифровых устройств.

Основы применения логических анализаторов при отладке уровня протокола высокоскоростных цифровых устройств. Декодирование протоколов высокоскоростных последовательных шин и низкоскоростных последовательных интерфейсов на осциллографах реального времени. Отладка устройств с микросхемами памяти DDR различных стандартов: особенности, решения для доступа к сигналам, декодирование и запуск.

Также будут показаны примеры специализированных анализаторов протокола и решаемые задачи.

По теме даются лекционные занятия и практические демонстрации.

Итоговая аттестация (тестирование) продолжительностью 1 час.

Подробная информация о курсе