並行總線 vs 串行總線

受惠於通信技術快速發展, 使得電子系統從傳統的並行總線轉為串行總線。而串行信號種類繁多, 像是 PCI Express, USB, SPI 等等。為什麼串行總線應用如此廣泛呢?

串行數據傳輸的幾個亮眼好處如下：

因信號線的數量減少, 因而降低整體成本
串行數據解決了傳統並行數據之間傳輸延遲問題
因為時鐘是插入到數據中的, 因此也消除了數據與時鐘之間的傳輸延遲問題
傳輸線的 PCB 設計也因此相對容易
要測試訊號完整性也更簡單了

眼圖的形成與重要性

眼圖中可以看出豐富的信息, 也可以觀察出碼間串擾的噪音影響, 因而完整詮釋數位訊號的特徵, 從而評估高速微機電開關的優劣程度。因此在選擇 Switch 使用於高速 IC 測試介面版 (Load Board) 時, Switch 本身的眼圖分析是高速互聯系統信號完整性分析的核心。

眼圖的形成

眼圖就是數位信號一系列不同二進位碼按照固定的規律在示波器的螢幕上不斷累積後的結果。由於示波器具有餘暉功能, 只要將得到的所有波形按每三個比特分別的疊加累積 (如下圖), 就會形成一個眼圖。

實時波形 vs. 信號眼圖

比起眼圖, 實時波形能反映波形的細節, 如觀察上升/下降邊沿、過沖、單調性等。然而眼圖能夠體現信號通過拓緯高速微機電開關的整體特徵。

插入損耗漂亮, 能代表信號品質沒問題嗎？不一定, 只能作為參考用
眼圖很漂亮, 能代表信號品質沒問題嗎？可以, 眼圖的結果代表著整體

拓緯高速微機電開關 M4AG 基本規格與眼圖表現

高速微機電開關 M4AG 基本規格

DC to 16GHz (SP4T)
承受功率: 9W per channel; Pulse 100W
IP3 > 90 dBm
Insertion Loss @ 16GHz: -3.0 dB (上板特性)
Return Loss @ 6GHz: -10dB (上板特性)
導通電阻: 1Ω
斷態電容: 15fF
三十億回 on/off 壽命
ESD Rating: 2000V(HBM)

M4AG 差分線路(Differential Signal) + Loopback 測試板實拍

此測試板為了驗證M4AG在使用兩顆兜成差分路徑 (Differential Circuit) 與 Loopback 路徑時, 高頻特性與眼圖的表現, 也提供客戶拓緯微機電開關在高速訊號下的表現驗證。

高速微機電開關 M4AG 在 10Gbps 下眼圖表現 (Differential 路徑)

Eye Height: 607 mV
Eye Width: 94.6 ps
Jitter: 7.9593 ps

高速微機電開關 M4AG 在 10Gbps 下眼圖表現 (Loopback 路徑)

Eye Height: 606 mV
Eye Width: 94.8
Jitter: 7.8224 ps

高速微機電開關 M4AG 在 20Gbps 下眼圖表現 (Differential 路徑)

Eye Height: 457 mV
Eye Width: 43.46 ps
Jitter: 9.5976 ps

高速微機電開關 M4AG 在 20Gbps 下眼圖表現 (Loopback 路徑)

Eye Height: 457 mV
Eye Width: 43.46 ps
Jitter: 9.5978 ps

高速微機電開關 M4AG 在 32Gbps 下眼圖表現 (Differential 路徑)

Eye Height: 135 mV
Eye Width: 21.97 ps
Jitter: 12.636 ps

高速微機電開關 M4AG 在 32Gbps 下眼圖表現 (Loopback 路徑)

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