Compensation des pertes de transmission (de-embedding) en temps réel avec le R&S®RTP

Votre tâche

Vérifier la performance réelle de votre conception, tout en réduisant l'impact du trajet du signal, de la sonde, des câbles, des montages et autres accessoires utilisés pour mesurer le signal.

Que vous déboguiez une interface à haut débit telle qu'une DDR ou PCIe, caractérisiez une horloge rapide ou analysiez un signal RF complexe, vous souhaitez visualiser le signal réel et non pas des artefacts du dispositif à tester tels que le chargement ou les réflexions. Le processus permettant d'éliminer les effets de pertes de transmission des signaux (atténuation, déformation, chargement, etc.) est appelé de-embedding.

La suppression de ces distorsions en temps réel au sein d'un oscilloscope nécessite généralement un filtre doté d'une réponse qui compensera les effets sur la transmission du signal. Ce filtre est appliqué à une forme d'onde avec des améliorations relatives à la qualité du signal attendue, telles qu'une hauteur de l’œil améliorée, un temps de montée plus rapide ou la suppression d'une réflexion.

Malheureusement, certains problèmes potentiels se posent avec cette approche :

• Puisque le gain de la réponse du filtre est à haut débit et qu'il augmentera à la fois les niveaux du bruit et du signal, il est primordial de choisir une bande passante adaptée (pour atténuer le bruit en dehors de la bande).
• Dans de nombreux cas, l'utilisation d'une longueur de filtre plus courte peut permettre d'améliorer le temps de traitement, mais cela s'accompagnera toujours en contre-partie d'une précision inférieure.
• La correction du point de déclenchement lors du post-traitement est lente (uniquement lente). Seule la durée du front peut être corrigée, pas la largeur d'impulsion, afin de mettre en corrélation un signal de déclenchement (non corrigé) avec le signal final (avec pertes de transmission compensées), puisque le filtre logiciel est uniquement appliqué après que l'oscilloscope ait déclenché et stocké les données de la forme d'onde en mémoire. Ce que le système de déclenchement visualise et ce qui est affiché à l'écran peut ne pas correspondre à ce qui est fait par la correction lors du post-traitement. Cette différence peut devenir plus importante au fur et à mesure que les signaux augmentent en fréquence.

Solution T&M

Architecture de compensation des pertes de transmission en temps réel

L'oscilloscope haute performance R&S®RTP a été conçu pour répondre à ces pertes de transmission, en proposant une solution simple et rapide pour les compenser. La visualisation des réponses individuelles des éléments du circuit à différentes fréquences, ainsi que celle des réponses du système en entier, aident à optimiser la bande passante et à garantir une amplification minimale du bruit.

Dans le R&S®RTP, la compensation des pertes de transmission est effectuée directement après le convertisseur analogique / numérique (A/N). Ce traitement en temps réel des données de la forme d'onde assure un taux de rafraîchissement maximal, même lorsque le filtre est appliqué. Que vous déboguiez une erreur de protocole ou surveilliez un diagramme de l’œil, un système de mesure rapide et réactif vous garantit de ne pas oublier de détails importants.

Compensation des pertes de transmission pour des traces de signaux en cascade

La structure de la trace d'un signal typique pour le test d'une interface différentielle à haut débit pourrait se composer d'un ensemble de câbles correspondants à la phase, d'adaptateurs et d'un montage de test. Les câbles, les adaptateurs et les autres accessoires sont modélisés comme un paramètres S à deux ports, tandis qu'un montage peut être un paramètre S à deux ou quatre ports. L'application de compensation des pertes de transmission traite le processus de mise en cascade du paramètre S, tout en considérant la charge de l'entrée / sortie de chaque bloc.

Capacités de déclenchement évoluées et résultats rapides d'intégrité du signal

L'étape finale de la compensation des pertes de transmission consiste à créer un filtre qui est alors appliqué au signal mesuré. Pour le R&S®RTP, le filtre de compensation des pertes de transmission est disponible pour le déclenchement numérique et pour le système d'acquisition haute performance. Cela donne accès au premier déclenchement compensant les pertes de transmission dans le domaine industriel, puisque vous pouvez déclencher exactement sur le signal corrigé que vous observez. La compensation des pertes de transmission reposant sur un dispositif matériel accélère également le traitement des formes d'ondes critiques, par exemple, en proposant le taux de rafraîchissement le plus rapide pour un diagramme de l’œil, jusqu'à 1000 fois plus rapide que les autres instruments.

Application

Améliorer la marge de l’œil

L'une des questions les plus fréquentes de la part des ingénieurs en conception et en test est : Quelle est la performance réelle de ma conception ? En d'autres termes, comment savoir si la mesure reflète la performance actuelle ou si les résultats sont influencés d'une manière ou d'une autre par la charge de l'équipement de test, les réflexions des connecteurs, les pertes de câbles ou les dégradations d'un autre équipement de test hôte. Avec la connaissance de ces dégradations, il est possible de recouvrir la marge de conception en utilisant des techniques de compensation des pertes de transmission (de-embedding). Alors qu'il est recommandé de toujours utiliser des câbles correspondants à la phase et de qualité élevée, la visualisation de la performance réelle d'une conception est réalisée plus facilement avec des routines de compensation intégrées qui compensent la charge de la sonde, les pertes retour / d'insertion des câbles, des adaptateurs ou des dispositifs et même l'interface de l'oscilloscope.

Les deux impressions d'écrans illustrent un signal à haut débit mesuré avec un câble court (forme d'onde jaune) et un câble long (forme d'onde verte). Le câble long est compensé pour les pertes de transmission et comparé à la réponse du câble court, qui dans l'exemple est une référence idéale. On remarque que la plupart de la marge, ayant été perdue du fait des pertes du câble, est récupérée par la marge de l’œil améliorée.

Analyse du signal RF

Les concepteurs RF sont confrontés en permanence à des conceptions dotées de techniques de modulation de plus en plus complexes à des fréquences et à des bandes passantes de plus en plus élevées. Chaque élément constituant la transmission d'un signal, impacte la performance globale de la mesure RF. Les câbles, les coupleurs, les atténuateurs et les autres accessoires contribuent aux effets de pertes de transmission du signal telles que la distorsion, la perte retour et l'erreur de phase.

L'atténuation relative à une longue trace, dépendante de la fréquence, est généralement l'une des principales sources de questions pour le rapport signal / bruit. Même un composant aussi simple qu'un atténuateur fixe peut ajouter une distorsion qui dégrade le signal plus que prévu. Un atténuateur, un câble et une trace PCB peuvent facilement être compensés en utilisant des techniques de compensation des pertes de transmission (de-embedding).

Déclenchement et décodage série de signaux compensés

La détermination de la cause originelle d'un problème de conception commence généralement par la reproduction du problème et son isolement avec un déclenchement. Le déclenchement et le décodage de protocoles haut débit deviennent des outils indispensables dans la mise en corrélation des activités électriques et de couche de protocole. Garantir la fiabilité du décodeur de protocole d'un oscilloscope est rendu possible par l'amélioration de la qualité du signal en entier, par exemple avec le de-embedding.

La clé d'une meilleure fiabilité de déclenchement est une amplitude de signal et des caractéristiques de signalisation améliorées, qui facilitent la détection de bits et de symboles pour le système de déclenchement et de décodage. Les architectures des oscilloscopes classiques intègrent un déclenchement "pickoff", ce qui signifie que le signal compensé affiché (corrigé par logiciel) ne correspond pas au signal brut observé par le circuit de déclenchement. Avec le R&S®RTP, les systèmes de déclenchement et d'acquisition partagent le même trajet, c'est pourquoi ce que vous visualisez correspond à ce sur quoi vous avez déclenché. Cela rend le déclenchement encore plus fiable, même pour les bus série les plus complexes.

Par exemple, un signal USB3.0 Gen1 sondé à l'autre extrémité de la voie où la perte de signal est supérieure, mais inévitable à cause des contraintes mécaniques. Il est encore possible de décoder l'activité du protocole, mais certaines données peuvent apparaître erronées ou non synchronisées à cause de l’hystérésis ou des différences de niveau.

Le décodage série est plus fiable et cohérent lorsqu'une partie ou la totalité de la compensation relative aux pertes de la voie est appliquée.

USB3.0 Gen1 après le de-embeding

Optimisation du test d'interface DDR

La suppression de la réflexion est un autre défi relatif à l'intégrité du signal qui est relevé avec le de-embedding, par exemple pour la vérification de systèmes mémoire DDR, l'accès au signal est généralement possible directement par sonde via une broche ou un autre point d'accès. L'utilisation d'un composant interposer peut faciliter l'accès au signal, tout en exposant les signaux pertinents qui sont routés depuis les contacts de la BGA (Ball Grid Array = matrice de billes). Après avoir compensé les pertes de transmission du composant interposer, l'atténuation du signal par le montage ainsi que les réflexions causées par une impédance non adaptée sont éliminées.