數字通訊的蓬勃發展帶動了晶片、功能性電路板和系統之間的高速互連需求，雖然數據是數字的，但設計人員選擇的是模擬低電壓差動信號(LVDS)方法來驅動這些高速的傳輸線。LVDS在速度、低耗電和雜波控制方面備受肯定，且具有成本方面的優勢，因此在數據通訊領域的point-to-point應用中相當受歡迎。本文將以PCI-Express為例，介紹如何運用高效能脈沖發生器(如安捷倫3.35GHz頻寬的81134A脈沖/數碼發生器)進行Rx(接收器)的設計驗證，其中包括PCI-Express Rx的設計驗證需求，以及所要進行的不同測試等。

運作原理

PCI-Express部份(待測物/DUT)將對來自訓練序列(training sequence)的信號進行初始化，這是一段特定的數據序列，可以激發設計的特定部份。當以這樣的訓練序列信號加以激發時，該Tx將會輸出一個類似的序列信號作為回應。所回應的碼流(bit flow)是可以預測的，但是回應會在一段相當長的時間內出現，因此回應的時間是無法精確地預測的。

這樣的機制可用來量測Rx輸入效能的特性。用來激發的訓練序列信號可以在額定的條件(nominal condition)或壓力(stress)的條件下送出，然后在輸出端觀察輸出信號，看看回應的序列信號是否被正確地接收下來。只有在Rx輸入端正確無誤地收到激發信號時，回應的結果才會正確。加到激發序列信號中的壓力條件可以是不同的電平和擺動(swing)幅度，也可以在共模(common mode)和差動模式(differential mode)下，將雜波和抖動加到信號電平上，以縮小眼圖開啟的大小。

設計驗證/特性量測的設置方式

要分析所回應的訓練序列信號是否正確，邏輯分析儀為最好的選擇。邏輯分析儀可讓您定義出預期數據的確實順序，并且可以輕易地判斷出是否出現了預期的數據順序。

若要產生激發用的訓練序列信號，需使用一部可將相對應的數據序列載入記憶體中的脈沖/數碼發生器，利用其可調整電平和時序的功能，產生額定的電平和時序信號，以灌入Rx輸入端。此外，您也可以降低擺動幅度或是脈沖寬度到DUT停止正確動作的點為止。在函數發生器(像Agilent 33220A或33250A)的協助之下，可植入雜波和抖動，對信號施加進一步的壓力。

此量測設置方式還包含一部示波器(可使用Infiniium DCA如果信號是重復性的，或使用高頻即時示波器像54855A)，以便在Tx端進行信號完整性測試。此時，脈沖/數碼發生器對測試PCI Express晶片很有用。

若要進行功能性測試，所提供的信號必須是干凈的，而且信號的電平/擺動也要合乎額定的條件，也就是電平要超過標準所定的最低要求，而且沒有雜波和抖動。因此，脈沖/數碼發生器本身的準確度(如RMS抖動)是一個相當重要的考量。

進行壓力量測時，會將電平/擺動的大小調到低于接收器的最低要求值的位置，只要邏輯分析儀再也偵測不到任何正確的回應時，該信號的電平就是Rx輸入端無法再辨認的壓力點。其它的壓力條件包括加入雜波，可以是共模雜波或是差動雜波(也稱為串音)。共模雜波是將雜波同時加到數據和互補數據(complementary data)中，而差動雜波或串音則是只將雜波信號加到其中一條數據線中。

抖動調變可縮小時間軸上有效的眼圖開啟幅度，眼圖開啟的幅度愈小，Rx輸入端就愈難擷取到正確的碼率，到了某個眼圖開啟的幅度，其輸入頻寬就不足以正確地解析出輸入的序列信號了。

(1)如何加入抖動

若運用Agilent 81133/34A脈沖/數碼發生器或Agilent ParBERT 3.35Gb/s發生器的話，抖動調變會變得簡單許多。這兩種儀器都內建有延遲控制的輸入端，可以在函數發生器連接到該輸入接頭時，進行抖動調變。函數發生器的波形可以定義調變的類型，其振幅則可以定義眼圖開啟幅度的大小。

(2)如何植入雜波

所有的雜波都是以AM(振幅調變)的形式加到數據序列中。在函數發生器的協助之下，此雜波可以正弦波或方波或亂數信號的方式產生出來，透過連接到一般作為高速數據終端的電阻，可以做到AM調變，因此如果終端電阻的另一端(一般是終端到地)出現一個調變信號的話，此信號就會在Rx輸入端加入到數據序列中。

脈沖∕數碼發生器可以提供差動信號線所需的數據序列，若要植入調變信號的話，必須在兩條信號線上加入功率分接器(power divider)。加入功率分接器有一個必要的條件是：介于發生器的輸出和Rx輸入之間的兩條數據線的電氣長度需保持相同。

功率分接器是由三個電阻所構成，以確保在每個方向都有適當的終端，缺點是經過功率分接器會有50%的振幅損耗，因此對特定的擺動而言，脈沖/數碼發生器的輸出振幅設定要加倍才行。

就共模雜波而言，需要以相同的信號來調變兩條數據線，因此需要用到一個功率分接器，將雜波由函數發生器中分出來，這也要藉助于功率分接器來達成，如此一來，可以在兩條數據線上，提供數據與互補數據線之間隔離得很干凈的雜波信號。由于調變信號的功率會被分為兩部份，因此用來進行驅動的函數發生器的振幅在Rx輸入端要設定為超過所需之雜波底線的4倍才行。

就串音量測而言，雜波信號只需出現在一條數據線上，因此只要在數據路徑上的其中一個功率分接器，將調變信號斷開就可以了。需特別注意的是，兩個開端都要做適當的終端處理。有些函數發生器可能沒有良好的逆向終端(backwards termination)，在此情況下，可在函數發生器和功率分接器之間加入一個3dB的衰減器，這樣可以大幅提高逆向終端的效能。

(3)如何產生解強調(de-emphasis)信號

若要驗證接收器對解強調信號的反應，可在數據流中，產生一個有兩個不同電壓振幅的信號，作法是將81134A的兩個輸出通道相加，設定其中一個通道來產生“基本”的數據流，另一個通道則用來調整電壓電平到公稱和解強調的值。

(4)如何產生解強調信號

由于通道相加也要透過功率分接器來進行，因此由脈沖發生器輸出的電壓振幅必須設為待測裝置所需振幅的兩倍。為了達到這些不同的信號電平，通道相加要透過下列的方式進行：將通道1設在強調和解強調之間的電平，將通道2設在最終的電平。如果兩個通道都設在“高”電平的位置，電壓就會相加到強調的電平，如果通道2的設定和通道1相反的話，電壓相減的結果就會得到解強調的電平。

對具有兩個輸入的PCI Express而言，工程師會需要雙通道的脈沖/數碼發生器(如安捷倫81134A)。對具有4、8、16個輸入的PCI Express而言，可運用具有多個發生器的81250 ParBERT(最多可達64個)。它可以控制多個通道間的時序不對稱(skew)，而且在個別的數據通道之間，可以調整距離開始處的延遲時間，或是透過脈沖/數碼發生器以及81250ParBERT中每個發生器所提供的延遲控制輸入的協助，在激發序列信號產生期間，動態地改變延遲時間，可調整的范圍是+/-250ps。

結論

點對點的高速數字傳輸系統像PCI-Express，需要完整的發射器及接收器測試。一般來說，接收器端的測試不像發射器端的測試那樣簡單。對發射器端而言，可以很方便地接上一部示波器來直接量測信號，但接收器端則需要使用脈沖∕數碼發生器為激發源，搭配示波器量測發射器端的反應。文中我們提到了如何測試PCI-Express接收器的規格，以及如何植入抖動和雜波，測試產品的耐壓能力。我們所提到的測試方法其實可以應用到任何接收器的測試。

進一步信息，請訪問http://cp.literature.agilent.com/litweb/pdf/5988-7432ZHA.pdf。