导航:TDS6000C系列示波器为处理新型串行标准提供了杰出的性能
新推出的泰克TDS6000C系列由两款数字存储示波器 (DSO)组成，其业内最优秀的性能满足了为计算和通信及消费电子市场开发高速串行数据系统的设计人员的需求。从带宽到支持串行标准自动测量，新推出的示波器在每个主要性能领域都确立了全新的基准。这些无可比拟的解决方案将使得开发人员能够可靠地检验和调试基于新兴高速技术的先进电录，如第二代PCI-Express, SATA III, 2X-XAUI等等。
构成TDS6000C系列的新型号是12 GHz TDS6124C和标志性产品15 GHz TDS6154C。这些新推出的四通道仪器把TDS6000B系列中两种现有的产品联接起来。TDS6000系列的全部四种型号都包括Pinpoint™触发系统等创新技术。TDS6000C系列还采用了与IBM协作开发的第三代硅锗(SiGe) ASIC。
下一代串行测量挑战需要解决方案
新推出的几款TDS6000C示波器旨在应对设计人员面临的下一代串行总线测量问题。新兴挑战各种各样。时钟和数据速率在不断上升，串行ATA III等标准已经把带宽要求提高到15 GHz及以上。低压差分信令(LVDS)技术已经把信号幅度从5 V缩减到300毫伏，对信号保真度的要求则在相应提高。电路检验和调试要求需要更长的采集记录长度，同时需要专用串行触发及更灵活的触发功能，来捕获复杂的序列。此外，必须根据规范迅速精确地满足一致性测试要求。
新款TDS6000提供了杰出的性能
这两款新的TDS6000C都以高达40 G样点/秒的取样速率提供了12 GHz的真正模拟带宽。这两种型号都采用经过校准的DSP滤波技术，使用专有的FIR (有穷脉冲响应)滤波器补偿幅度和相位响应。由于这种DSP，TDS6124C在12 GHz的全部带宽上提供了无可比拟的通道匹配和精度。TDS6154采用相同的DSP技术，另外还把示波器的最大带宽提高到15 GHz，同时也提供了杰出的通道间匹配和线性度。非常特别的是，如果用户首选使用其它工具对原始采集数据进行后期处理，可以逐个通道禁用DSP功能。
需要捕获串行信号的高谐波细节最近引起了广泛关注，因为谐波是任何二进制脉冲的基本组成部分。设计人员的目标是至少要捕获最高频数据码型的第三个谐波，最好是第五个谐波。对6.0 Gb/s速率的SATA III串行信号，第五个谐波频率高达15GHz。TDS6154C是同类中唯一能够采集这一谐波的示波器。
多年合作成果初显，IBM与泰克合作开发出SiGe芯片
泰克(Tektronix)与IBM自1996年就建立的合作关系最近开始结出了令人瞩目的成果，双方已经成功地研制出新一代面向高速测试和测量设备的SiGe（硅锗）芯片。
尽管目前成功采用该研发成果开发的测量测试仪器数量还非常有限，但随着去年一款使用了新芯片组的单头探测仪的问世，泰克预计2005年初发布几款新产品将充分展示两家公司在SiGe领域切实取得的成果，泰克同时期望在这之后发布更多的新产品来展示两家公司在SiGe芯片方面取得的成绩。
Tektronix-IBM合作关系领导设计经理兼泰克院士Jack Hurt表示：“第一时间参与领先的前沿技术的开发工作对我们物有所值。不可否认这样做会有一些风险，例如可能必须改变最终产品规格，但真正的优势在于你可以在产品开发周期中的每一个关键时刻影响技术的发展方向。这从长远上帮助了我们的产品，因为我们能够确立并满足技术规范，并且快速构建最好的产品。现在，我进一步对于合作双方在技术研发的早期便开始合作的模式充满了信心。”
两家公司已经开始采用SiGe技术以在泰克的高带宽示波器产品线中实现更高性能，如串行ATA和千兆位以太网等新型高速应用的实时电路分析和调试。此外双方在几个关键领域进行了合作，包括构建测试结构、优化芯片内联以减少噪音和抖动及执行各自的功能验证及测试。结果促成了10款泰克产品在SiGe平台上的制造，包括2004年初夏开始交付的p7380专用高速探头。
IBM芯片制造授权总监兼IBM院士David Harame表示：“这一合作绝不是一群穿着随意戴着眼镜的人在一个实验室里共同工作而已，这是一次典型的商业合作，其成果将是产生一条拥有相当纵深的产品线。”
这一合作对IBM芯片设计的方式产生了很多影响。David Harame表示：“起先我们的设计目标是90G赫兹，但从泰克得到的反馈使我们有能力提高到120G赫兹。同时我们重新设计了一些部件，用单晶发射器取代了多晶硅发射器，得以减低了发射器阻抗。”
Jack Hurt表示：“我们将自己的测试结构同我们在设计中需要使用的设备合并在一起，然后再加入软件工具，来执行完整的集成电路认证，以确保在第一阶段就达到很好的制造性和可靠性。这意味着我们的芯片可以以更快的速度投入生产。”
同其他良好的合作关系一样，双方两支设计队伍分工相当明确。 “我们进行技术开发，而他们则做电路布线。”泰克的Jack Hurt介绍道，“我们也会告诉IBM需要做怎样的调整来满足我们的技术规格。”同时IBM也非常注意确保它的每一个合作伙伴在各自的领域和IBM进行合作而避免交迭，这样能确保IBM同每一个芯片领域的合作伙伴愉快地合作。
Harame介绍说：“我们同Analog Devices，休斯以及北方电信在SiGe领域都有合作，但这些合作针对的是不同的市场。”
Harame还表示：“由于技术变化不定，在设计周期最初阶段介入的确有一些风险，但同样会带来很多回报，比如可以将技术推向极限从而获取更好的产品性能，以及可以最早向市场提供产品。”Hurt补充道：“我们对与IBM的合作所取得的成就感到非常高兴，而这一合作关系也已经被证明对双方都有促进作用。”
TDS6000C基于协议的8b/10b触发和解码
在许多应用中，由于串行数据传输技术提高了性能、降低了成本，它正在迅速代替共享总线方法。一个关键要求是实现令人满意的误码率，同时实现更高的工作速度和距离。一个相关要素是串行传输中数据的编码方法。大多数高速串行标准都采用8b/10b 编码方案，包括PCI-Express、串行ATA、以太网、XAUI、光纤通道、InfiniBand和串行相连SCSI。
8b/10b编码是由IBM开发的，把8位数据字节转换成串行传输使用的10位码。8b/10b编码保证了1和0的相对平衡组合，而与数据值无关，简化了时钟恢复，降低了接收机成本。编码提供的其它位还促进了误码检测。8b/10b编码提供了构建串行通信使用的一套基础数据和控制字符。许多独立标准都以这个公共字符集为基础，定义更高的协议层。
在前期，开发串行数据实现方案的工程师面临着怎样调试和测试自己的电路，以符合标准的问题。在开发早期，信号完整性和定时稳定性是关键问题。在这个阶段，使用伪随机码序列(PRBS)或重复测试码型完成物理层一致性测试。
在通过物理层一致性测试之后，串行信号从测试码型移动到8b/10b编码的字符序列。系统级问题变成调试的重点。由于更高级的通信结构和应用软件来自于互联网，大部分调试发生在协议层中。
但是，问题经常出现在物理层 - 链路层领域，这是信号完整性和数据完整性交汇的地方。例如，串行链路可能会通过物理层测试，表现出优质的电子信号处理能力。但是，由于数据相关串扰或功率层反弹导致的传输逻辑失效或信号损坏，在似乎良好的这条链路上可能会产生不正确的码。可以在字符级、字级或更高的协议层更有效地确定其中许多影响，但其根本原因在于物理电路设计。把物理层信令与链路层传输关联起来，有效隔离和解决此类数据相关问题至关重要。
泰克高性能TDS
与竞争产品不同，泰克新推出的TDS
通过这种功能，设计人员可以把示波器设成在最多4个连续的10b字符上触发，这4个连续的10b字符既可以单独指定，也可以从预先定义的基本要素列表中选择。该仪器还对字符错误或不一致错误作出响应，为隔离损坏的传输提供了一种有效的手段。触发器的行为特点与其它Pinpoint触发类型的类似之处在于，它会立即对输入数据作出响应。换句话说，触发是一种实时功能，而不是后期处理操作。实际上，这可以触发定义的错误条件，而不是捕获任意数据窗口，然后搜索查看是否包含错误事件。
解码是自动的。采集结果是与带有全面注释的波形一起详细地显示字符级和字级信息。其信息包括信号特点和10位码内容、字符及其数据或符号值，以及基本数据和高层结构等字级信息。多个视图实现同步，因此可以把一个视图中的效果与另一个视图中的条件进行比较。例如，字视图中标出的不一致错误可以追踪到相应的字符编码和物理信号活动。通过这些信息，设计人员可以满怀信心地进行全面检查。
在与TDS6000B/7000B一起订购时，选项PTD提供了8b/10b编码的数据解码功能。PTD软件与高速串行触发技术 (高达3.125Gbps)一起使用，可以触发和解码输入的数据。数据解码功能扩展到串行触发规范之外，支持超过10Gbps的最大码速率。使用串行设备的大多数示波器用户将结合使用选项PTD及一致性分析套件，如TDSRT-Eye和TDSJIT3 V2，其分别是眼图分析套件和抖动分析套件。
串行设备需要“深内存”进行一致性测试
当前的高速串行总线一致性测试和检验工作对示波器提出了更多的要求，而不仅仅是带宽和取样速率。记录长度是一个关键性能指标，是指存储采集子系统收集的数字化信号样点的内存深度(容量)。
新型TDS
抖动分析、调制和时钟测量及各种信号质量指标，都需要深内存支持新兴高速行业标准和规范中提出的详细分析要求。缺乏足够内存的示波器可能会不能精确高效地提供测量结果，也可能会不能根据要求的标准进行测量。
示波器结构决定着内存容量
专有结构选择决定了内存的最终容量。某些示波器系统把内存集成到一个芯片上，芯片上还包括其它采集功能。采用这种结构的仪器的全速内存相对较小(例如200万样点或
另一种方法是把示波器的采集单元与高速取样内存分开。这种结构可以一次支持示波器的全部取样速率、带宽和记录长度。TDS
内存要求不断提高
随着串行技术速度越来越快、复杂程度越来越高，在一致性测试中必须记录的时间数量(用时钟周期、码型位数或单位间隔表示)也在不断提高。
在40GS/s的取样速率上(这是满足当前最快速的新兴串行传输标准要求的取样速率范围)，
这两个数字之间的差异影响着仪器执行关键一致性测试的能力。伪随机码流试验(称为PRBS23-1测试和扩频时钟(SSC)调制测量，都要求高取样速率上的长记录长度。例如，PRBS23-1测试生成8,388,607位的数据，相当于
在调试时，设计人员通常必须检查长期抖动特点或时钟漂移。某些一致性测试程序要求高取样速率时规定数量的单位间隔。在这些应用及许多其它应用中，没有什么东西可以代替深内存。内存深度是决定解决方案优劣的分水岭，在进行最苛刻的串行设备测量时，较差的解决方案一般会降低取样速率或应用灵活性。
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P7313有源差分探头: 杰出的信号保真度、连接能力和价值
新推出的P7313有源差分探头探测解决方案提供了高带宽(>12.5 GHz)、快速上升时间(25ps 20/80%)和低电路负荷，确立了信号保真度的行业基准。P7313继续采用Z-Active™结构，增强了可用性、连接能力和经济性。
SiGe有源放大器: 对最快速的信号，高阻抗意味着低负荷
Z-Active结构采用传统无源探头拓扑及有源探头放大器。这种技术对高速探测应用是一个重大进步。P7313结构提供了同类中最高的DC负荷阻抗。这最大限度地降低了DC负荷，因为DC负荷可能会干扰逻辑器件门限，导致信号电压衰减。它还在探头带宽上提供了最低的AC负荷。
P7313的核心是基于IBM .18微米BICOMS 7HP硅锗工艺的硅锗(SiGe)有源器件。这与泰克新推出的TDS6000C系列示波器中目前正在使用的硅锗技术相同。
P7313 探头端部 “扩展” 到接触高密度电路和器件
在历史上，高速有源探头一直必须在探头端部本身中采用放大/缓冲单元。结果，得到的探头“端部”太大，而不能在复杂的数字系统狭促的空间内舒适地探测信号。
P7313采用微小的无源探头端部单元，它与放大器分开，大大扩展了探头的使用范围。端部位于软同轴电缆组件上，电缆组件从放大器底座上伸出，放大器底座安装在距主电缆较远的位置。这种方法简化了探头在密集封装主板、总线、DIMM内存器件、甚至BGA元器件中的使用。新型探测系统为连接DUT提供了焊接、手持和夹具方式。
事实上，任何示波器探头端部都是一种耗材项目。在日常使用中正常磨损时，预计其性能会劣化，因此必需进行定期更换。在高速差分探头领域，其成本可能会非常高。P7313使用的可分开Tip-Clip™组件，可以更换端部，而其成本只是以前更换此类硬件成本的几分之一。此外，Tip-Clip组件可以根据连接需求互换，为使用探头提供了极高的灵活性。
TekConnect™接口处理高带宽，简化测量
P7313采用TekConnect专利接口，实践证明，其在许多高性能TDS系列示波器中都表现出色。TekConnect接口通过从“外部”世界到示波器内部采集硬件的关键转换，保证了信号保真度，支持高带宽，包括TDS6000C系列目前提供的15 GHz带宽。该接口还与示波器交换控制信息，如定标系数、标识符、偏置范围及校准调节等等。
P7313探头系统的功能和特点
| P7313功能 | 特点 |
| 结构 | · 混合, 无源/有源真正差分探头系统 |
| 带宽 | · >12.5 Ghz (典型值) |
| 上升时间 (20% - 80%) | · <25 ps |
| 衰减 | · 5X或25X, 可切换 |
| AC负荷 | · Zmin > 250区域输出，直到12.5GHz (差分) |
| DC输入电阻 | · 100千欧差分 · 每侧50千欧 |
| 共模抑制比 | · >50dB直到1MHz · >35dB直到1GHz · >20dB直到6 GHz · >15dB直到12 GHz |
| 差分输入电压范围 | · 在5X衰减设置时± 0.625V · 在25X设置时± 2.0V |
| 系统接口 | · TekConnect |
| 探测配置 | · 焊接端部 · 手持式 · 夹具式 |
业内领先的硅锗技术使新型泰克示波器得以实现高性能
泰克一直大力推进硅锗(SiGe)半导体技术，为其产品中日益提高的模拟性能提供支持。一般来说，高端仪器的速度至少应该是示波器客户正在采用的技术的两倍，特别是开发串行计算设备和通信收发机的客户。SiGe技术使得泰克能够对主流数字产品中使用的商用半导体系列保持速度优势。
此外，SiGe特别适合泰克专有ASIC (专用集成电路)设备所需的高度集成能力。SiGe支持的晶体管数量要高得多，与其它高速工艺实现的晶体管数量相比成数量级的增加，如镓砷化物或铟磷化物。
泰克新推出的TDS6000C系列数字存储示波器(DSO)在采集、触发和探测系统中依靠SiGe元器件，是所有示波器系统中最广泛采用SiGe的示波器。
与IBM合作推进硅锗技术发展
泰克新产品中的SiGe ASIC是泰克与IBM持续合作的结果，IBM是世界上最大的SiGe技术供应商。这一关系使得泰克能够在早期接触IBM的.18微米BiCMOS SiGe技术，这是市场上最先进的SiGe实现方案。泰克与IBM的合作基于以前泰克示波器中已经采用的早期IBM SiGe技术。新的设计项目利用这一经验，实现了更高的性能。
泰克对其专有ASIC采用“第一次就成功”的战略。直到现在，泰克一直秉承这一理念，确保原型器件质量，使产品能够不断推进设计，在制造发布前要求第二轮全面修订。对最新的SiGe项目，第一次就成功的定义得到扩展：如果第一轮部件满足特定要求，可以在产品质检和生产中使用这些部件。一系列严格的测试保障开发的顺利进行。
通过从一开始把重点放在工具、模型和检定上，并在芯片设计中采用系统方法，得以实现设计目标。研制的混合信号ASIC包含8,000 - 80,000个双极晶体管及100,000多个CMOS晶体管。
新型SiGe工艺提供了更高的速度和功能，要求更少的功耗
新型SiGe工艺把高性能SiGe双极晶体管(用来处理高速信号)与用于校准的CMOS器件和其它对速度敏感性较低的任务使用结合起来。ASIC为要求超高频响的应用提供了理想的解决方案，它所达到的集成度远远超过其它超高速的方案。例如，这种集成度可以支持许多不同的触发功能，或支持非常灵活的前置放大器结构，这种结构可以重用于未来的平台中。更高的集成度减少了需要跨越的器件边界，改善了整体信号完整性。这与高端TDS6000C系列示波器的需求是一致的。
芯片上的六层金属互连结构允许放置精确的传输线，保持信号完整性。它还支持新型功耗分配方案，用来最大限度地减少损耗，降低电路不同部分之间的耦合。重要的是，采用最新工艺制成的器件在某些情况下消耗的功率要低于以前的设备，同时可以使性能提升2-3倍。
封装技术也在大幅度提高
在10GHz以上的频率上，封装技术以及ASIC之间的、封装和电路板互连的设计至关重要。因此，随着ASIC开发的推进，泰克同时也在改进封装技术。为此，泰克微电子部与IBM和Maxtek密切合作。Maxtek是泰克的一家子公司，专门开发超高性能微电子封装技术。
泰克开发出了一种创新的基底技术，达到高性能的目标。这种多层基底技术提供了有效的信号逸出和关键信号屏蔽能力，在高频时确保杰出的信号完整性。芯片、封装和系统之间的互连结构和传输已经全面建模;与ASIC一样，我们建立了测试结构，并根据这些结果中的测量项目提炼了模型。
由于这种SiGe实现方案和相关封装技术开发，TDS