一、差分平衡参数测试的应用背景
随着信息产业的高速发展,对网络带宽的需求越来越高,就需要信息设备(如大型服务器、超级计算机和交换机等)能够承载的数据速率越来越快。目前,信息设备中均采用差分平衡方式进行高速数据的传输,信息设备生产商对这类高速互连通道的信号完整性问题也愈发重视,差分平衡参数是其中一个重要测试项。
二、差分平衡参数测试原理
1、平衡器件的定义
传统的射频微波器件是单端的,即单输入单输出,且输入输出接口上的信号有共同的参考地平面,如图1所示。
图1 单端器件
但随着先进的MMIC集成电路的出现,越来越多的射频电路开始使用差分平衡形式来设计。计算机、服务器中背板的差分平衡时钟速率已到达上百吉比特每秒,速率如此之高也必须按照射频和微波器件来考虑。
图2 平衡器件
平衡器件的输入或输出都是两端口的。平衡器件所传输的信号是两个端口之间电平的差值或平均值,输入的两端口或输出的两个端口之间互为参考,而不是以地为参考,如图2所示。
理想情况下,当差分平衡器件的输入端加上幅度相等、相位相差180度的差模信号时,输出端得到的也是差模信号,这种工作模式称为“差模/差模”模式。理想差分传输线不会传输幅度相等相位相同的信号,即共模信号,对共模干扰有很好的抑制作用。实际上差分传输线输入和输出的信号都不可能是理想的,输入和输出信号中都有以地为参考的共模信号存在。由差模信号激励得到共模信号的工作模式称为“差模/共模”模式。如果输入信号中含有共模信号,同样也会激励得到差模和共模信号,对应的工作模式分别为“共模/差模”和“共模/共模”模式。
其中“共模/差模”模式会在输出的差模信号中引入噪声,于是差分传输线抑制由共模信号激励产生差模信号的能力将是判断一个该器件性能优劣的重要指标。传统的S参数并不能区分差模信号和共模信号,更不能反映差分传输线各模式的传输和不同模式的转化特性,因此无法准确衡量一个差分平衡器件的性能。为完整表征一个差分平衡器件的特性,需要知道它在差模和共模激励下的响应,以及在这两种激励下的模式转换信息,以4端口的平衡参数为例,混合模S参数矩阵可以完整表征其特性指标。
其中,混合模S参数用Sabxy的形式表示,前面两个下标分别表示响应和激励信号的模式,d代表差模信号,c代表共模信号,后两位数字下标分别表示响应和激励的端口。矩阵的左上象限表示传输线在差模激励下的差模响应,右下象限表示传输线在共模激励下的共模响应;矩阵的左下象限表示传输线在差模激励下的共模响应,右上象限表示传输线在共模激励下的差模响应,这两个象限描述了差分传输线的模式转换信息。
2、3672差分平衡参数设置
任何差分平衡参数测试,首先需要创建相应的混合模S参数的轨迹。
1) 设置轨迹运算的方法
菜单路径:[轨迹]→[新建轨迹]→[平衡参数],显示新建轨迹对话框。
2) 平衡器件拓扑设置方法