R&S®RTP를 이용한 실시간 디임베딩

목표

신호 측정에 사용되는 신호 경로, 프로브, 케이블, 고정장치, 기타 액세서리로 인한 영향을 줄이면서 설계의 정확한 성능을 검증합니다.

DDR, PCIe와 같은 고속 인터페이스를 디버깅하거나 빠른 클록의 특성을 분석하는 경우 또는 복잡한 RF 신호를 분석하는 경우 로딩 또는 반사와 같은 테스트 셋업이 조합된 결과가 아닌 실제 신호를 보아야 합니다. 비이상적인 신호 경로 효과(감쇠, 스큐, 로딩 등)를 제거하는 프로세스를 디임베딩이라고 합니다.

실시간 오실로스코프에서 이 왜곡을 제거하려면 일반적으로 신호 경로 효과를 보상하는 응답과 필터가 필요합니다. 이 필터는 Eye-height 상승, rise time이 빨라지거나 반사가 제거되는 것처럼 신호 품질 향상이 예상되는 파형에 적용합니다.

하지만 이 방식에는 몇 가지 문제가 있을 수 있습니다.

• 필터 응답의 이득이 광대역으로 나타나고 신호와 노이즈 레벨이 동시에 높아지기 때문에 적절한 신호 대역폭을 선택하는 것이 중요합니다(대역 외 노이즈 감쇠).
• 일반적으로는 짧은 필터 길이를 사용하면 처리 시간이 향상되지만 필터 길이가 짧을수록 정확성이 떨어지는 문제가 있습니다.
• 후반 처리의 트리거 포인트 교정이 느립니다(단순히 느림). 스코프가 트리거되어 파형 데이터가 메모리에 저장된 후에만 소프트웨어 필터가 적용되므로 엣지 타이밍만 교정할 수 있으며, 최종(디임베딩된) 신호를 사용하여 (교정되지 않은) 트리거 신호의 상관관계를 분석할 수 없습니다. 트리거 시스템이 인식하는 것과 디스플레이에 표시되는 것이 후반 처리 교정과 일치하지 않을 수 있습니다. 이 차이는 신호의 주파수가 증가할 수록 더욱 커질 수 있습니다.

T&M 솔루션

실시간 디임베딩 아키텍처

R&S®RTP 고성능 오실로스코프는 이러한 상충관계를 해결하면서 간단하고 빠른 디임베딩 솔루션을 제공하도록 설계되었습니다. 개별 회로 부품들의 복수 주파수 응답을 볼 수 있을 뿐만 아니라 전체 시스템 응답을 볼 수 있어 대역폭 최적화에 유용하며 노이즈 증폭을 최소화합니다.

R&S®RTP는 디임베딩 필터를 A/D 컨버터에 바로 이어서 하드웨어로 구현합니다. 이러한 파형 데이터의 실시간 처리는 필터 적용시에도 최대 업데이트 속도를 보장합니다. 프로토콜 에러 문제를 해결하는 경우나 아이 다이어그램을 모니터링하는 경우에도 즉각 반응하는 측정 시스템으로 중요 디테일을 모두 확인할 수 있습니다.

캐스케이드 신호 트레이스 디임베딩

고속 디퍼런셜 인터페이스 테스트의 일반적인 신호 트레이스 구조는 위상-일치 케이블 세트, 어댑터, 테스트 장치로 구성됩니다. 케이블, 어댑터, 기타 액세서리는 2포트 S-파라미터로 모델링되며, 고정장치는 2포트 또는 4포트 S-파라미터가 가능합니다. 디임베딩 애플리케이션은 각 블록의 입/출력 부하를 계산하여 S-파라미터 캐스케이딩 프로세스를 원활히 관리합니다.

뛰어난 트리거 능력 및 빠른 신호 무결성 결과

디임베딩의 최종 단계에서는 필터를 만들어 측정하는 신호에 적용합니다. R&S®RTP에서는 디지털 필터와 고성능 획득 시스템에 디임베딩 필터를 사용할 수 있습니다. 따라서 정확히 교정된 신호를 관찰하며 트리거할 수 있는 업계 최초의 디임베딩 트리거입니다. 하드웨어 기반 디임베딩은 빠른 속도로 중요 파형을 처리할 수 있으며, 예를 들어 아이 다이어그램은 다른 기기보다 최고 1000배의 가장 빠른 속도를 제공합니다.

애플리케이션

Eye Margin 향상

설계 및 테스트 엔지니어들이 가장 흔히 묻는 질문 중 하나는 "내 설계의 실제 성능은 무엇인가?"일 것입니다. 바꿔 말하면, 측정값이 실제 성능을 반영하는지 또는 결과가 테스트 장비 로딩, 커넥터 반사, 케이블 손실 또는 다른 테스트 장비 손상으로 어떤 영향을 받았는지 알 수 있는 방법이 없다는 것입니다. 이러한 손상을 알고 있다면 디임베딩 기법을 사용해 설계 마진을 회복할 수 있습니다. 언제나 고품질의 위상 일치 케이블을 사용하는 것이 좋지만 프로브 로딩, 케이블 반사/삽입 손실, 어댑터 및 고정 장치, 오실로스코프 프론트엔드까지 보상하는 보상 루틴이 내장된 경우 설계의 실제 성능을 쉽게 파악할 수 있습니다.

두 스크린샷은 짧은 케이블(노란색 파형)과 긴 케이블(녹색 파형)로 측정한 고속 신호를 나타냅니다. 긴 케이블은 디임베딩되었으며, 짧은 케이블 응답(이 예제에서 이상적 기준)과 비교되어 있습니다. 케이블 손실에서 누락된 마진의 대부분은 향상된 아이 마진을 통해 복구된 것입니다.

RF 신호 분석

RF 개발자는 더 높은 주파수와 더 넓은 대역폭에서 더욱 복잡해지는 변조 기법을 설계해야 하는 과제에 항상 직면합니다. 신호 경로 내 각 요소는 전체 RF 측정 성능에 영향을 미칩니다. 케이블, 커플러, 감쇠기, 기타 액세서리는 왜곡, 반사 손실, 위상 오류와 같이 비이상적인 신호 경로에 기여합니다.

긴 트레이스에서 주파수에 따른 감쇠는 일반적으로 신호 대 잡음 문제의 주요 소스 중 하나입니다. 고정 감쇠기와 같이 간단한 구성요소도 신호에 예상보다 큰 왜곡을 더할 수 있습니다. 감쇠기, 케이블, PCB 트레이스는 디임베딩 기술을 사용해 손쉽게 보상할 수 있습니다.

디임베딩 신호의 직렬 트리거링 및 디코딩

설계 문제의 근본 원인을 찾으려면 먼저 문제를 재현하고 트리거로 원인을 분리시켜야 합니다. 고속 프로토콜 트리거링과 디코딩은 전기 및 프로토콜 레이어 작업에서 반드시 필요한 도구입니다. 오실로스코프 프로토콜 디코더의 안정성은 전체 신호 품질을 개선하여(예: 디임베딩) 보장할 수 있습니다.

트리거 안정성 향상의 핵심은 신호 진폭과 전반적 시그널링 특성을 개선해 트리거 및 디코딩 시스템이 비트 및 심볼을 훨씬 쉽게 감지할 수 있어야 한다는 것입니다. 기존 오실로스코프 아키텍처에는 트리거 픽오프가 포함되어 있어 표시된 디임베딩 신호(소프트웨어 교정)가 트리거 회로에서 파악한 원시 신호와 일치하지 않습니다. R&S®RTP에서는 트리거 시스템과 획득 시스템이 동일한 경로를 공유하므로 사용자에게 표시되는 신호가 실제로 트리거링하는 신호입니다. 따라서 매우 복잡한 시리얼 버스에서도 훨씬 안정적인 트리거링이 가능합니다.

예를 들어, USB3.0 Gen1 신호는 기계적 제약으로 신호 손실이 높을 수 밖에 없는 채널 종단에서 측정됩니다. 프로토콜 활동을 디코딩하는 것도 가능하지만 히스테리시스 또는 레벨 차이로 인해 일부 데이터가 손상되거나 비동기화 상태로 나타날 수 있습니다.

채널 손실 보상의 일부 또는 전체가 적용된 경우에는 시리얼 디코딩이 더 안정적이고 일관적일 수 있습니다.

디임베딩 후 USB3.0 Gen1

DDR 인터페이스 테스트 최적화

디임베딩으로 쉽게 해결할 수 있는 또 다른 신호 무결성 과제는 반사 제거(예: DDR 메모리 시스템 검증)입니다. 일반적으로 인접한 핀 또는 기타 액세스 포인트의 직접 프로빙을 통해 신호에 쉽게 접근할 수 있습니다. Component Interposer를 사용하면 BGA(Ball Grid Array) 접점에서 라우팅되어 나타나는 연관 신호를 이용하는 것보다 훨씬 쉽게 신호에 접근할 수 있습니다. Interposer의 디임베딩으로 Fixture에서의 신호 감쇠뿐만 아니라 임피던스 불일치로 인한 반사까지 제거할 수 있습니다.