專利名稱：高速數(shù)據(jù)流的捕獲及評(píng)估的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自動(dòng)測(cè)試設(shè)備，更具體地涉及高速串行數(shù)據(jù)流的定時(shí)特征的測(cè)試。
自動(dòng)測(cè)試設(shè)備(ATE)的主要目標(biāo)是快速及精確地測(cè)試電子器件。由于器件變得更快速及更復(fù)雜，ATE必需跟上這些變化。
隨著通信及網(wǎng)絡(luò)工業(yè)的最近增長(zhǎng)，串化器/解串器收發(fā)器(通常被稱為“SerDes”設(shè)備)的普及也在增長(zhǎng)。SerDes設(shè)備將并行比特流轉(zhuǎn)換成以輸入的并行數(shù)據(jù)速率的倍數(shù)變化的串行比特流。它們也執(zhí)行相反的功能，即對(duì)串行比特流進(jìn)行解串，把它們轉(zhuǎn)換為以串行數(shù)據(jù)速率的分?jǐn)?shù)變化的并行比特流。現(xiàn)在可得到串行數(shù)據(jù)速率達(dá)到2.5GB/s(每秒千兆比特)的SerDes設(shè)備，不久將可達(dá)到10GB/s。


圖1是一個(gè)傳統(tǒng)的器件測(cè)試儀100的極其簡(jiǎn)化的示圖。該器件測(cè)試儀100包括主計(jì)算機(jī)110、定時(shí)發(fā)生器112、存儲(chǔ)器114及系統(tǒng)時(shí)鐘116。主計(jì)算機(jī)110存儲(chǔ)用于控制器件測(cè)試儀100的測(cè)試程序(未示出)。響應(yīng)于系統(tǒng)時(shí)鐘116，定時(shí)發(fā)生器112在測(cè)試程序所確定的精確時(shí)刻產(chǎn)生定時(shí)信號(hào)118。該定時(shí)信號(hào)118控制多個(gè)驅(qū)動(dòng)電路(總的表示為驅(qū)動(dòng)電路120a-120x)及多個(gè)檢測(cè)電路(總的表示為檢測(cè)電路122a-122x)。
測(cè)試程序規(guī)定了代表驅(qū)動(dòng)電路將被驅(qū)動(dòng)到的數(shù)字狀態(tài)的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)通常被稱為“驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)”。該測(cè)試程序也規(guī)定了代表可響應(yīng)于驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)而由DUT得到的數(shù)據(jù)，即“預(yù)期數(shù)據(jù)”。測(cè)試系統(tǒng)100將驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器114中，并在精確時(shí)刻順序地將驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)提供給驅(qū)動(dòng)電路120。作為響應(yīng)，驅(qū)動(dòng)電路120產(chǎn)生電信號(hào)。該電信號(hào)被施加于DUT(被測(cè)試設(shè)備)124的輸入端，DUT124響應(yīng)于其輸入產(chǎn)生輸出。當(dāng)測(cè)試系統(tǒng)100將輸入信號(hào)施加到DUT124時(shí)，它同時(shí)使檢測(cè)電路122選通DUT的輸出信號(hào)。代表由檢測(cè)電路獲得的信號(hào)的數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器114中。為了確定器件是合格還是不合格，測(cè)試程序?qū)臋z測(cè)電路122獲得的數(shù)據(jù)與預(yù)期數(shù)據(jù)相比較。如果實(shí)際數(shù)據(jù)符合預(yù)期數(shù)據(jù)，則測(cè)試程序總地通過。否則，測(cè)試程序總地失敗。
現(xiàn)有技術(shù)的器件測(cè)試儀可產(chǎn)生速度高至幾百M(fèi)Hz的數(shù)字波形。這仍未達(dá)到當(dāng)前可獲得的最快速SerDes全速直接測(cè)試所需的10GB/s。
在用器件測(cè)試儀測(cè)量高速串行數(shù)據(jù)流方面的在先嘗試使用了稱為TJD′s(時(shí)間抖動(dòng)數(shù)字化儀，Time Jitter Digitizers)的專門儀器。TJD′s在其輸入端檢測(cè)事件(例如，電信號(hào)變化狀態(tài))，并提供指示檢測(cè)到的事件的發(fā)生時(shí)間的時(shí)標(biāo)值。為了測(cè)試串行數(shù)據(jù)流，TJD捕獲串行數(shù)據(jù)流。然后測(cè)試儀讀出事件及相應(yīng)的時(shí)標(biāo)值，以精確地報(bào)告包含在串行數(shù)據(jù)流中的邊沿定時(shí)。因?yàn)門JD是復(fù)雜的、多功能的儀器，它們的價(jià)格趨于昂貴。它們也趨于以低于測(cè)試最快速SerDes設(shè)備所需的速度工作。
本發(fā)明的另一目標(biāo)是易于與現(xiàn)有的自動(dòng)測(cè)試設(shè)備相結(jié)合。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的及其它的目的及優(yōu)點(diǎn)，為現(xiàn)有的測(cè)試系統(tǒng)提供鎖存比較器，以利于被測(cè)試器件(DUT)的測(cè)試。該鎖存比較器具有一個(gè)鎖存使能輸入端，當(dāng)激活時(shí)，它使鎖存比較器在其輸出端保持該激活瞬間的其輸入端上的二進(jìn)制狀態(tài)。測(cè)試儀的驅(qū)動(dòng)電路連接到DUT的輸入端，DUT的輸出端連接到鎖存比較器的輸入端。在測(cè)試程序的控制下，測(cè)試儀對(duì)DUT的輸入端施加測(cè)試模式(test pattern)。DUT接著產(chǎn)生輸出信號(hào)。在相對(duì)于DUT輸出信號(hào)的一個(gè)精確控制的時(shí)刻，測(cè)試儀激活鎖存使能輸入端，并對(duì)鎖存比較器的輸出進(jìn)行采樣。測(cè)試儀反復(fù)地施加測(cè)試模式并激活鎖存使能輸入端，以在相對(duì)于DUT輸出信號(hào)的受控時(shí)刻獲得DUT輸出信號(hào)的多個(gè)采樣。
然后改變用于激活鎖存使能輸入端的定時(shí)，以與相對(duì)于DUT輸出信號(hào)的不同位置相對(duì)應(yīng)，并在新的位置上獲得DUT輸出信號(hào)的多個(gè)采樣。采樣DUT輸出信號(hào)及改變激活鎖存使能輸入端的定時(shí)的過程被重復(fù)進(jìn)行，直至對(duì)DUT輸出信號(hào)的所有需要位置采集了多個(gè)采樣為止。
使用存儲(chǔ)的采樣，測(cè)試儀計(jì)算對(duì)于相對(duì)于DUT輸出信號(hào)的每個(gè)位置所獲得的采樣的離散平均值(或概率)。然后將這些平均值按照時(shí)間的函數(shù)進(jìn)行排序，對(duì)其結(jié)果進(jìn)行分析。
通過以下的說明及附圖，本發(fā)明的其它目的、優(yōu)點(diǎn)及新穎特征將會(huì)變得更加明白。
優(yōu)選實(shí)施例說明電路布局圖2是根據(jù)本發(fā)明的用于測(cè)試DUT124的測(cè)試系統(tǒng)200的簡(jiǎn)化局部圖。如圖2所示，該測(cè)試系統(tǒng)200包括存儲(chǔ)器114、定時(shí)發(fā)生器112、多個(gè)驅(qū)動(dòng)電路120a-1201，以及一個(gè)檢測(cè)電路122。定時(shí)發(fā)生器112產(chǎn)生定時(shí)信號(hào)118，它控制驅(qū)動(dòng)電路及檢測(cè)電路的定時(shí)。存儲(chǔ)器114被分成多個(gè)區(qū)段，每個(gè)區(qū)段專用于一個(gè)特定的驅(qū)動(dòng)電路或檢測(cè)電路。例如，存儲(chǔ)器區(qū)段214a-2141分別存儲(chǔ)驅(qū)動(dòng)電路120a-1201的驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)器區(qū)段216存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)于檢測(cè)電路122所捕獲的數(shù)字信號(hào)的響應(yīng)數(shù)據(jù)。
根據(jù)本發(fā)明的測(cè)試系統(tǒng)200還包括一個(gè)鎖存比較器210，該比較器包括比較器部分210a及鎖存部分210b。比較器部分210a的輸出端連接到鎖存部分210b的輸入端，鎖存部分210b的輸出端連接到檢測(cè)電路122，由此能夠由測(cè)試系統(tǒng)200進(jìn)行采樣。鎖存比較器210具有鎖存使能(LE)輸入端，該輸入端通過差分緩沖器218連接到驅(qū)動(dòng)電路1201的輸出端。當(dāng)LE輸入端上的信號(hào)(即“LE信號(hào)”)被激活時(shí)，鎖存比較器210在其輸出端上保持在其輸入端上出現(xiàn)的任何數(shù)字狀態(tài)。只要LE信號(hào)保持有效，不管鎖存比較器的輸入變化，鎖存比較器210的輸出保持不變，直到LE信號(hào)再被激活為止。當(dāng)基本LE信號(hào)為無效時(shí)，鎖存部分210b為直通的，鎖存比較器響應(yīng)于輸入端上的高電平及低電平而在其輸出端上分別產(chǎn)生高電平及低電平。
為了測(cè)試SerDes設(shè)備，SerDes DUT具有多個(gè)并行輸入端子、一個(gè)時(shí)鐘端子以及一個(gè)串行輸出端子。測(cè)試儀200的驅(qū)動(dòng)電路120a-120j將數(shù)字輸入信號(hào)提供給DUT124的并行輸入端子。驅(qū)動(dòng)電路120k將時(shí)鐘信號(hào)供給時(shí)鐘端子。響應(yīng)于這些輸入，SerDes設(shè)備產(chǎn)生串行輸出信號(hào)，其具有等于輸入時(shí)鐘信號(hào)頻率的N倍的數(shù)據(jù)速率，其中N為DUT124的并行輸入信號(hào)的數(shù)目。例如，如果SerDes設(shè)備具有10個(gè)并行輸入信號(hào)(如圖2所示)，時(shí)鐘頻率為250MHz，則串行輸出信號(hào)將具有2.5GHz的數(shù)據(jù)速率。
為了適當(dāng)?shù)販y(cè)量DUT124產(chǎn)生的2.5GHz信號(hào)，比較器部分210a必需能處理高于2.5GHz的頻率。類似地，鎖存部分210b必需能快速地響應(yīng)LE信號(hào)，而沒有抖動(dòng)。一種結(jié)合了比較器及鎖存器功能與所需性能的適當(dāng)設(shè)備是科羅拉多州Colorado Springs的Singnal ProcessingTechnologies，Inc.(信號(hào)處理技術(shù)公司)制造的SPT9689鎖存比較器。SPT9689是一種差分設(shè)備，它在其輸入端接收差分信號(hào)，并在其輸出端產(chǎn)生差分信號(hào)。SPT9689也在LE輸入端接收差分信號(hào)。
鎖存比較器，如SPT9689已在現(xiàn)有技術(shù)的各個(gè)方面用于測(cè)試高速數(shù)字信號(hào)。這些設(shè)備已用于實(shí)現(xiàn)“邊沿探測(cè)器”。如已知道的，邊沿探測(cè)器確定數(shù)字信號(hào)是否在一個(gè)特定時(shí)刻為高或低電平狀態(tài)。根據(jù)該技術(shù)，鎖存比較器的輸入端接收測(cè)試信號(hào)，該測(cè)試信號(hào)周期地重復(fù)。測(cè)試系統(tǒng)在相對(duì)于輸入信號(hào)的精確控制時(shí)刻通過激活其LE輸入端來選通鎖存比較器。然后，測(cè)試儀讀出鎖存比較器的保持輸出，以確定它為高或低電平。測(cè)試儀再選通LE輸入(在相對(duì)于輸入信號(hào)的不同時(shí)刻0)，再讀出鎖存比較器的狀態(tài)。如果在兩個(gè)讀數(shù)之間輸出有區(qū)別，則確定第一及第二選通之間的間隔期間出現(xiàn)了測(cè)試信號(hào)邊沿。然后可在精確的邊沿位置上進(jìn)行附加測(cè)量。操作圖3是表示根據(jù)本發(fā)明的串行數(shù)據(jù)流的產(chǎn)生及評(píng)估程序的流程圖。概括地說，圖3的程序包括以下步驟準(zhǔn)備SerDes設(shè)備的測(cè)試模式(步驟310-316)，施加準(zhǔn)備好的測(cè)試模式(步驟318)，分析由被測(cè)試器件產(chǎn)生的信號(hào)(步驟320-322)。
在步驟310上，測(cè)試工程師準(zhǔn)備用于對(duì)SerDes設(shè)備施加激勵(lì)，及用于在一個(gè)或多個(gè)定時(shí)位置上采樣串行數(shù)據(jù)流的測(cè)試矢量。通常，該步驟包括準(zhǔn)備SerDes設(shè)備數(shù)據(jù)輸入、時(shí)鐘輸入及LE輸入的測(cè)試模式。該步驟也包括準(zhǔn)備使用檢測(cè)器(例如檢測(cè)器122)選通鎖存比較器210的輸出端的測(cè)試模式。
在步驟312上，復(fù)制在步驟310上產(chǎn)生的測(cè)試矢量，用于多次地對(duì)當(dāng)前采樣位置進(jìn)行采樣。例如，在優(yōu)選實(shí)施例中，準(zhǔn)備測(cè)試矢量以對(duì)串行數(shù)據(jù)流的每個(gè)位置采樣128次。然后將復(fù)制的測(cè)試矢量附加到步驟310的原始測(cè)試矢量上，以產(chǎn)生用于在每個(gè)當(dāng)前確定的LE信號(hào)位置上獲得多個(gè)采樣的矢量記錄。
在步驟316上，LE信號(hào)及檢測(cè)器選通的定時(shí)被改變，以在與步驟310上確定的定時(shí)位置不同的一個(gè)或多個(gè)定時(shí)位置上采樣串行數(shù)據(jù)流。準(zhǔn)備新的矢量以反映LE及檢測(cè)器選通信號(hào)修改了的定時(shí)(步驟310)。然后復(fù)制新的測(cè)試矢量(步驟312)，以獲得在一個(gè)或多個(gè)新采樣位置上的多個(gè)采樣。雖然每次都通過步驟314改變用于LE信號(hào)及檢測(cè)器選通的測(cè)試模式的定時(shí)，但用于SerDes設(shè)備的數(shù)據(jù)及時(shí)鐘的模式保持不變。因此，用于LE信號(hào)及檢測(cè)器選通的測(cè)試模式高效地“步過(walk through)”固定的、重復(fù)的SerDes輸入。
準(zhǔn)備測(cè)試矢量、復(fù)制測(cè)試矢量及修改測(cè)試矢量定時(shí)的程序被重復(fù)進(jìn)行，直到用于串行數(shù)據(jù)流的所有需要部分的測(cè)試矢量被產(chǎn)生出來為止(步驟314)。
在步驟318上，該測(cè)試矢量被施加給DUT。當(dāng)施加了各個(gè)測(cè)試矢量時(shí)，測(cè)試儀回讀檢測(cè)值，這些檢測(cè)值指示LE信號(hào)每次確立后接著的鎖存比較器狀態(tài)。然后測(cè)試儀計(jì)算對(duì)串行數(shù)據(jù)流的每個(gè)位置獲得的檢測(cè)值的平均值(步驟320)。每個(gè)平均值表示在各個(gè)采樣位置上具有邏輯電平“1”的串行數(shù)據(jù)流的概率。例如，如果在串行數(shù)據(jù)流的特定位置上取得了128個(gè)采樣，它們的一半為邏輯電平“1”，一半為邏輯電平“0”，則在該位置上串行數(shù)據(jù)流的概率為這個(gè)平均值，或0.5。
在步驟322上，由步驟320上得到的概率函數(shù)來確定串行數(shù)據(jù)流的定時(shí)特征。在下面將更詳細(xì)地描述該步驟。疏采樣/確定概率圖2的測(cè)試系統(tǒng)200通過對(duì)串行數(shù)據(jù)流進(jìn)行疏采樣(undersampling)并確定每個(gè)疏采樣位置上的串行數(shù)據(jù)流概率(或平均值)來對(duì)來自SerDes DUT的串行數(shù)據(jù)流進(jìn)行特征化。然后該DUT可根據(jù)測(cè)量到的概率確定為通過或不通過。
圖4a-4b表示根據(jù)本發(fā)明的串行數(shù)據(jù)流疏采樣的過程。在圖4a中，顯示了一個(gè)測(cè)試矢量期間測(cè)試儀200的定時(shí)操作。波形410表示信號(hào)“T0”，它定義了測(cè)試矢量的開始及結(jié)束。具體地，測(cè)試矢量開始于T0的第一脈沖的上升沿，并結(jié)束于T0的第二脈沖的上升沿。測(cè)試儀在測(cè)試矢量410期間，按照波形412所示的間隔，對(duì)SerDes設(shè)備的數(shù)據(jù)輸入端施加數(shù)據(jù)。測(cè)試儀以一定方式操作，使它在每個(gè)矢量周期提供4個(gè)不同的數(shù)據(jù)字。為了測(cè)試10位的SerDes設(shè)備，測(cè)試儀在每個(gè)測(cè)試周期期間，在波形412的脈沖所指定的時(shí)刻，產(chǎn)生4個(gè)不同的10位數(shù)據(jù)字。
波形414表示測(cè)試儀供給SerDes設(shè)備輸入端的時(shí)鐘信號(hào)。如該圖所示，該時(shí)鐘信號(hào)以T0兩倍的速率改變。SerDes設(shè)備響應(yīng)于時(shí)鐘信號(hào)的上升沿及下降沿兩者。因此，每次輸入SerDes設(shè)備的數(shù)據(jù)改變時(shí)，SerDes設(shè)備對(duì)于每個(gè)測(cè)試矢量計(jì)時(shí)4次。
由于SerDes設(shè)備的操作，SerDes設(shè)備的串行輸出的比特率等于數(shù)據(jù)輸入信號(hào)412的字速率的10倍。因?yàn)閿?shù)據(jù)輸入信號(hào)的字速率以T0速率的4倍變化，SerDes設(shè)備的串行輸出信號(hào)則以T0速率的40倍變化。
波形416表示串行輸出信號(hào)的一部分，它由SerDes設(shè)備在信號(hào)410所確定的測(cè)試矢量期間產(chǎn)生。如圖所示，串行輸出信號(hào)是一個(gè)差分信號(hào)，它以數(shù)據(jù)信號(hào)412的變化速率的10倍變化。
應(yīng)當(dāng)理解，圖4a的全部是許多測(cè)試矢量中僅一個(gè)測(cè)試矢量的分解圖。具體地，SerDes規(guī)范定義了具有1及0的預(yù)定序列及2,280比特的預(yù)定長(zhǎng)度的單位測(cè)試模式(“UTP”)。測(cè)試系統(tǒng)200最好被編程以復(fù)制UTP。由于UTP對(duì)于圖4a的每個(gè)測(cè)試矢量包含40個(gè)比特(4個(gè)并行輸入字乘10)，所以產(chǎn)生整個(gè)UTP需要57個(gè)測(cè)試矢量(每個(gè)矢量2280比特除以40)。因此，每通過UTP一次提供57個(gè)測(cè)試矢量。
為了測(cè)試SerDes設(shè)備，構(gòu)成UTP的57個(gè)測(cè)試矢量被重復(fù)，并重復(fù)地產(chǎn)生UTP。當(dāng)UTP被產(chǎn)生時(shí)，鎖存比較器210被激活，以在預(yù)定時(shí)刻上采樣UTP。波形414表示鎖存比較器210的鎖存使能輸入端上的LE信號(hào)。如圖所示，在每個(gè)測(cè)試矢量期間，測(cè)試儀重復(fù)LE信號(hào)兩次，或每UTP114次(57個(gè)矢量每矢量?jī)纱?。在通過構(gòu)成UTP的57個(gè)測(cè)試矢量后，LE信號(hào)的定時(shí)位置遞增，從而鎖存比較器210對(duì)UTP的不同部分進(jìn)行采樣。在該優(yōu)選實(shí)施例中，為了獲得最佳可能的定時(shí)分辨率，在每相繼通過UTP時(shí)LE信號(hào)遞增測(cè)試儀定時(shí)系統(tǒng)的一個(gè)LSB。在由麻省波士頓的Teradyne Inc.公司制造的CatalystTM測(cè)試系統(tǒng)中，定時(shí)系統(tǒng)的一個(gè)LSB等于1ns除以1024，近似等于9.76ps(皮秒)。因此，每相繼通過UTP時(shí)，LE信號(hào)的位置遞增9.76ps。UTP采樣及LE信號(hào)位置的遞增處理被重復(fù)進(jìn)行，直到UTP所有需要位置被采樣了為止。
波形420表示數(shù)據(jù)捕獲信號(hào)(CAP)，它定義了測(cè)試儀200選通檢測(cè)器(如檢測(cè)器122)以采樣鎖存比較器210輸出的時(shí)刻。當(dāng)檢測(cè)器被激活時(shí)，它的數(shù)字狀態(tài)被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器114的位置216中。因?yàn)殒i存比較器210不確定地保持LE輸入端被激活后它鎖存的值，CAP信號(hào)420的精確定時(shí)是不嚴(yán)格的。但應(yīng)注意，要保證在用于相應(yīng)采樣(跟隨足夠的延遲以使能設(shè)置時(shí)間)的LE信號(hào)后及接著的LE信號(hào)確立前確立CAP信號(hào)。如圖4a所示，測(cè)試儀在LE信號(hào)418之后的一個(gè)短延遲后激活CAP信號(hào)420。因此，隨著LE信號(hào)418的定時(shí)位置在相繼通過UTP416后前移，CAP信號(hào)的定時(shí)位置相應(yīng)地前移。
圖4b是圖4a中UTP416及LE信號(hào)418的分解圖，表示了UTP的3個(gè)順序比特區(qū)域。與一次通過UTP的圖4a的波形不同，圖4b的波形表示多次通過UTP。在圖4b所示的間隔期間，UTP區(qū)段440改變狀態(tài)兩次，一次在位置442上及另一次在位置444上。重要地，這些狀態(tài)改變的位置不是發(fā)生在固定不變的時(shí)刻，雖然對(duì)于每次通過它們被相同地產(chǎn)生。信號(hào)相交位置的改變主要由SerDes設(shè)備中的跳動(dòng)引起。由于跳動(dòng)，信號(hào)440狀態(tài)的改變可能比它們的平均位置早些或晚些發(fā)生。
波形446代表多次通過UTP的LE信號(hào)。如上面指出的，在相繼通過時(shí)LE信號(hào)的確立最好隔開一個(gè)測(cè)試定時(shí)分辨率的LSB，或在CatalystTM測(cè)試儀中為9.76ps。
圖4c表示UTP區(qū)段440被采樣的每個(gè)瞬時(shí)UTP區(qū)段440的概率函數(shù)450。在函數(shù)450的部分452及460期間，概率函數(shù)450始終反映出低邏輯電平。類似地，在部分456期間，概率函數(shù)450始終反映出高邏輯電平。但在轉(zhuǎn)變區(qū)域442及444期間，UTP區(qū)段440的概率作為時(shí)間的函數(shù)變化。我們已認(rèn)識(shí)到如果UTP區(qū)段440中的跳動(dòng)以高斯方式分布，則在轉(zhuǎn)變區(qū)域442及444期間概率函數(shù)450近似跟隨S形曲線(如區(qū)域454及458所示)變化。
測(cè)試儀通過分別對(duì)在不同的UTP采樣位置上獲得的數(shù)字值(1及0)求平均值，并使這些平均值作為時(shí)間的函數(shù)來確定概率函數(shù)450。在該優(yōu)選實(shí)施例中，UTP被采樣128次。因此，對(duì)于每個(gè)采樣位置128個(gè)值被平均。表達(dá)測(cè)量結(jié)果的一個(gè)替換方式是作為從0到每位置采樣數(shù)(128)之間的數(shù)目。使所有值為1的位置將產(chǎn)生值128。使所有值為0的位置將產(chǎn)生值0。本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員能容易地給出表達(dá)概率函數(shù)的多種方式，本發(fā)明所使用的特定方式被看作是非關(guān)鍵性的。
由圖4c可清楚地看到，UTP的許多定時(shí)特征可從概率函數(shù)450中得到。例如，由SerDes設(shè)備產(chǎn)生的跳動(dòng)可直接地由轉(zhuǎn)變區(qū)域454及458的寬度來確定。上升及下降跳動(dòng)之間的區(qū)別可由各個(gè)轉(zhuǎn)變區(qū)域的寬度之間的差別來推斷。正如所知道的，“閉眼”是串行數(shù)據(jù)流的一個(gè)重要特征?！伴]眼”由轉(zhuǎn)變區(qū)域442與444之間的時(shí)間來表示，在該時(shí)間上信號(hào)440保證處于穩(wěn)態(tài)。圖4c中的區(qū)段456可代表該時(shí)間間隔。如果區(qū)段456的寬度縮小到零，則“眼”被稱為“閉合”，在UTP的這個(gè)部分內(nèi)傳送的數(shù)據(jù)不能可靠地傳輸。
“誤碼率”(BER)是串行數(shù)據(jù)流的另一重要特征。串行數(shù)據(jù)流的誤碼率是這樣一個(gè)速率，在該速率下由于跳動(dòng)，數(shù)據(jù)流無效地傳輸數(shù)據(jù)。就跳動(dòng)可作為高斯現(xiàn)象模型化而言，概率函數(shù)450的S形區(qū)域454及458的尾部可被數(shù)學(xué)地外插，以預(yù)告在離任何給定轉(zhuǎn)變區(qū)域的任意距離上傳輸誤差將發(fā)生的概率。因此，使用外插，上述技術(shù)也可用于確定誤碼率。
“碼元間干擾”被定義為串行數(shù)據(jù)流的邊沿位置響應(yīng)于串行數(shù)據(jù)流中產(chǎn)生的在先邏輯電平而可重復(fù)地改變。上述技術(shù)也可用來確定“碼元間干擾”。終端特性、串音及存儲(chǔ)電荷造成了碼元間干擾。使用上述技術(shù)，通過記錄響應(yīng)于在先數(shù)據(jù)(在先的1及0)變化的平均邊沿位置改變，可測(cè)量到碼元間干擾。UTP專門設(shè)計(jì)來指示碼元間干擾。因此，該誤差總地可由概率函數(shù)450直接確定。
上述技術(shù)也可用來確定碼元間干擾的頻譜成分。根據(jù)該技術(shù)，將串行數(shù)據(jù)流內(nèi)的平均邊沿位置與理想的參考位置相比較。UTP每個(gè)邊沿的平均值與理想邊沿位置之間的差值被處理為時(shí)間的函數(shù)，并對(duì)生成的函數(shù)進(jìn)行快速傅里葉變換(FFT)。函數(shù)的頻譜特定于具體的被測(cè)試器件，并可用于診斷故障。測(cè)試儀的編程上述方法總地集中在如何根據(jù)本發(fā)明對(duì)SerDes設(shè)備進(jìn)行采樣及評(píng)估。圖5表示該方法如何使用一個(gè)實(shí)際的器件測(cè)試儀來實(shí)施。
開始于步驟510，測(cè)試工程師確定一個(gè)矢量頻率，以所需字速率對(duì)SerDes設(shè)備產(chǎn)生數(shù)據(jù)輸入字。例如，為獲得2.5Gb的串行輸出比特率，數(shù)據(jù)輸入信號(hào)的字速率必需為250MSa/s，即串行輸出信號(hào)比特率的1/10。如果測(cè)試儀不能直接產(chǎn)生如此高的矢量頻率，將考慮信號(hào)產(chǎn)生的替換方式。對(duì)于本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員已知有多種信號(hào)產(chǎn)生的替換方式，例如包括雙驅(qū)動(dòng)方式及多路(MUX)方式。借助雙驅(qū)動(dòng)方式，可有效地組合單個(gè)驅(qū)動(dòng)器內(nèi)的兩個(gè)端接電子通道的操作，從而使驅(qū)動(dòng)器輸出信號(hào)的頻率倍增。使用MUX方式，通過將兩個(gè)不同驅(qū)動(dòng)器的輸出組合成單個(gè)測(cè)試儀輸出，也可使驅(qū)動(dòng)器輸出信號(hào)的頻率倍增。通過同時(shí)使用雙驅(qū)動(dòng)及MUX方式兩者，測(cè)試儀可產(chǎn)生高至最大矢量速率4倍的波形。
當(dāng)使用Teradyne Inc.公司的CatalystTM測(cè)試系統(tǒng)時(shí)，最好選擇62.5MHz的矢量頻率。使用雙驅(qū)動(dòng)及MUX方式兩者來產(chǎn)生SerDes設(shè)備的數(shù)據(jù)輸入。由此該CatalystTM測(cè)試系統(tǒng)對(duì)SerDes設(shè)備的數(shù)據(jù)輸入端提供以250MSa/s變化的信號(hào)。使用無MUX方式的雙驅(qū)動(dòng)方式來產(chǎn)生用于SerDes設(shè)備的時(shí)鐘信號(hào)及產(chǎn)生用于鎖存比較器210的LE信號(hào)。因此這些信號(hào)以125MHz的速率變化。
在步驟512上，調(diào)節(jié)矢量周期，使得每次通過UTP對(duì)應(yīng)于一個(gè)整數(shù)的測(cè)試定時(shí)LSB。如果LE信號(hào)的相繼確立之間的所有定時(shí)增量必需均勻，則需要該步驟。但如果容許LE信號(hào)的非均勻間隔，該步驟可被跳過。為了保證每次通過UTP構(gòu)成一個(gè)整數(shù)的測(cè)試定時(shí)LSB，使SerDes設(shè)備串行輸出信號(hào)的周期構(gòu)成一個(gè)整數(shù)的測(cè)試定時(shí)LSB就夠了。例如，2.5GSa/s的SerDes輸出速率相應(yīng)于400ps的輸出周期，在CatalystTM測(cè)試系統(tǒng)中它包括40.96個(gè)測(cè)試定時(shí)LSB(1個(gè)LSB等于10ns/1,024)。為了保證每次通過UTP構(gòu)成一個(gè)整數(shù)的測(cè)試定時(shí)LSB，該數(shù)目該被湊成最接近的整數(shù)(即41)。反過來，41個(gè)測(cè)試定時(shí)LSB相應(yīng)于400.390625ps，或2.49756GSa/s的比特率。該比特率極其接近但不精確等于所需的SerDes輸出比特率。因此如果需要均勻的采樣間隔，必需容許SerDes比特率的細(xì)微誤差。但是，如上述數(shù)字所示，該誤差極其小，預(yù)期落在允許的預(yù)定誤差范圍內(nèi)。如果需要更大的精確度，UTP的整個(gè)間隔(而非單個(gè)比特的周期)可湊成最接近的整數(shù)的測(cè)試定時(shí)LSB。該湊整數(shù)的誤差則可減小等于UTP中比特?cái)?shù)的倍數(shù)(使用上述數(shù)字，該倍數(shù)為2,280)。雖然將湊整數(shù)的誤差分配在整個(gè)UTP上可使結(jié)果更精確，但實(shí)際上并不有利，因?yàn)檫@引起UTP的比特及采樣改變了它們與UTP逐比特的相對(duì)對(duì)齊。當(dāng)UTP的每比特包含一個(gè)整數(shù)的測(cè)試定時(shí)LSB時(shí)，在相同的相對(duì)位置上對(duì)UTP的所有比特進(jìn)行采樣。
在步驟514上，測(cè)試工程師確定用于通過鎖存比較器210采樣SerDes設(shè)備輸出的測(cè)試矢量。應(yīng)該指出，測(cè)試儀有效采樣SerDes輸出信號(hào)的能力不受測(cè)試儀最大數(shù)據(jù)速率的限制，因?yàn)閁TP可無限地重復(fù)直至所有需要的定時(shí)位置被采樣了為止。但測(cè)試儀數(shù)據(jù)速率在確定測(cè)量時(shí)間上起到重要作用。為了減小測(cè)量時(shí)間及增大處理量應(yīng)使用最高的實(shí)際數(shù)據(jù)速率。CatalystTM測(cè)試系統(tǒng)使用雙驅(qū)動(dòng)方式來產(chǎn)生LE信號(hào)，并用于采樣鎖存比較器210。我們已確定出，在某些情況下MUX方式可導(dǎo)致相鄰邊沿之間的定時(shí)偏移。由于LE信號(hào)是時(shí)間上特別嚴(yán)格的，最好不使用MUX方式來產(chǎn)生LE信號(hào)。因此，當(dāng)使用近似62.5MHz的矢量頻率時(shí)，LE信號(hào)被確定在125MHz上。
在步驟516上，測(cè)試工程師確定用于采樣整個(gè)模式所需通過UTP的次數(shù)。如果UTP由使用雙驅(qū)動(dòng)方式采樣的57個(gè)測(cè)試矢量組成，則通過UTP一次將引起114個(gè)不同的采樣發(fā)生。由于在一個(gè)UTP中具有2,280比特，每比特包括41個(gè)測(cè)試定時(shí)LSB(見步驟512)，則一個(gè)UTP一共包含93,480個(gè)測(cè)試定時(shí)LSB(2,280比特乘以41LSB/比特)。將該總數(shù)除以每UTP的114采樣得到采樣UTP中每個(gè)點(diǎn)所需的通過次數(shù)，或820次通過。因此，使用所述的值，UTP將重復(fù)820次以在每個(gè)定時(shí)位置上獲得一個(gè)采樣。
并已知了，器件測(cè)試儀通常提供用于產(chǎn)生數(shù)字串的有限數(shù)目的定時(shí)組(“TSET”)。每個(gè)TSET通常由時(shí)鐘周期、確立時(shí)間及返回時(shí)間確定。由TSET確定的一個(gè)信號(hào)邊沿通常發(fā)生在確立時(shí)間上，及另一邊沿通常發(fā)生在返回時(shí)間上。因此，TSET有效地確定了具有預(yù)定周期及發(fā)生在預(yù)定可編程時(shí)刻上的高電平及低電平的數(shù)字波形。通過改變TSET的確立時(shí)間及返回時(shí)間可相對(duì)于測(cè)試矢量(即T0)及時(shí)移動(dòng)信號(hào)邊沿。信號(hào)邊沿也可通過施加不同的TSET來移動(dòng)。在該優(yōu)選實(shí)施例中，使用TSET來控制LE信號(hào)的定時(shí)，及遞增其定時(shí)以與UTP416的不同部分相一致。
最好，對(duì)每次通過UTP使用一組TSET。為完成820次通過UTP，每次提供LE信號(hào)的不同定時(shí)位置，TSET必需被再編程或再使用820次。未知有器件測(cè)試儀可提供820個(gè)不同的TSET。因此，為完成820次通過，TSET將需要被再使用。然后必需確定多少TSET將被再使用及它們將多頻繁地被再使用。
在步驟518上，測(cè)試工程師確定將被使用的TSET數(shù)目。通常，當(dāng)測(cè)試程序被執(zhí)行時(shí)，從一個(gè)到另一個(gè)預(yù)編程的TSET的改變不引起時(shí)間損失。但是，將TSET再編程到一個(gè)新值需要特定的時(shí)間。因?yàn)樵摃r(shí)間延長(zhǎng)了測(cè)試時(shí)間并減小了處理量，故TSET最好根據(jù)實(shí)際盡量不頻繁地被再編程。但必需強(qiáng)調(diào)，這方面與簡(jiǎn)化測(cè)試儀軟件的需要相違背。我們已認(rèn)識(shí)到，使用多個(gè)可被通過UTP的次數(shù)(820)除盡的多個(gè)TSET可大大簡(jiǎn)化測(cè)試儀軟件。我們發(fā)現(xiàn)，在CatalystTM測(cè)試儀中最大處理量與簡(jiǎn)化測(cè)試軟件之間的良好折衷為使用20個(gè)不同的TSET。
在步驟520上，測(cè)試工程師確定在步驟518中確定出的TSET數(shù)目必需被重編程多少次。該數(shù)目等于通過數(shù)目(820)除以不同TSET的數(shù)目(20)，或使用上述值為41次。
為在每個(gè)定時(shí)位置上確定SerDes輸出信號(hào)的平均值，用恒定值對(duì)單個(gè)TSET編程及多次地通過UTP。例如，為獲得有利的采樣數(shù)目(128)，用于確立LE信號(hào)的TSET被重復(fù)128次。為了采樣UTP的所有位置128次，820次通過中的每次被重復(fù)128次。因此總共完成通過UTP104,960次(820次通過乘以128)，以便在每點(diǎn)上獲得所需數(shù)目的采樣。當(dāng)每次通過持續(xù)約912ns(2,280位，每位400ps)時(shí)，完成所有的通過次數(shù)需要約95.7ms(104,960乘以912ns)。
在CatalystTM測(cè)試儀中，用于測(cè)試及UTP評(píng)估所需的所有時(shí)間約為500ms。這不僅包括采樣時(shí)間，而且包括用于TSET重編程及獲取數(shù)據(jù)處理的時(shí)間。在該優(yōu)選實(shí)施例中，主計(jì)算機(jī)110通過讀出來自存儲(chǔ)器114的存儲(chǔ)區(qū)段216的檢測(cè)器值處理數(shù)據(jù)及對(duì)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)執(zhí)行計(jì)算，其中在存儲(chǔ)區(qū)段216中存儲(chǔ)了串行數(shù)據(jù)流的獲取值。替換方案以上描述了一個(gè)實(shí)施例，可作出多個(gè)替換實(shí)施例或變化。例如，在上述說明中使用CatalystTM測(cè)試儀來實(shí)施用于串行數(shù)據(jù)獲取及評(píng)估的系統(tǒng)及方法。但是，這僅是一個(gè)例子。還可使用各種各樣不同的及本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員公知的測(cè)試儀。
此外，上面參考SerDes設(shè)備描述了用于測(cè)試串行數(shù)據(jù)流的系統(tǒng)及方法。但是，本發(fā)明可用于目前開發(fā)的、具有可比擬數(shù)據(jù)速率的獨(dú)立時(shí)鐘恢復(fù)電路的測(cè)試。
再者，上述的被測(cè)試器件的不同定時(shí)特征(即跳動(dòng)，“閉眼”，誤碼率及碼元間干擾)可使用上述通用方法評(píng)估。
以上公開的測(cè)試系統(tǒng)及被測(cè)試器件的分辨率、操作頻率及其它特性的具體值是用于說明的目的，而非限制本發(fā)明的范圍。例如，該測(cè)試系統(tǒng)無需工作在其定時(shí)分辨率的極限上。而分辨率可根據(jù)需要改變，以適應(yīng)具體的測(cè)試問題。分辨率可為測(cè)試儀定時(shí)LSB的整數(shù)倍，或是在數(shù)目上與測(cè)試儀定時(shí)LSB無關(guān)的任意值。
此外，測(cè)試工程師作為執(zhí)行上述許多程序步驟的媒體。但是，如果趨向于自動(dòng)化，這些步驟不能解釋為需要測(cè)試工程師。本領(lǐng)域中的熟練技術(shù)人員易于設(shè)計(jì)使這里分配給測(cè)試工程師的任務(wù)自動(dòng)化的方式，這些方式將作為改善它們處理的常規(guī)過程的一部分。
因此，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明可用各種不同方式來實(shí)施，并僅由所附權(quán)利要求書的精神及范圍限定。
權(quán)利要求
1.一種用于測(cè)試產(chǎn)生串行數(shù)據(jù)流的被測(cè)試器件(DUT)的方法，包括以下步驟在相對(duì)于串行數(shù)據(jù)流的固定定時(shí)位置上重復(fù)地采樣串行數(shù)據(jù)流；對(duì)步驟A中獲得的采樣求平均值，以確定該固定定時(shí)位置上串行數(shù)據(jù)流的概率；以及在相對(duì)于串行數(shù)據(jù)流的不同固定定時(shí)位置上重復(fù)步驟A及B，以提供串行數(shù)據(jù)流對(duì)時(shí)間的概率函數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括步驟對(duì)步驟C中獲得的概率函數(shù)進(jìn)行評(píng)估，以確定DUT的定時(shí)特征。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中的評(píng)估步驟包括確定該概率函數(shù)中轉(zhuǎn)變區(qū)域的寬度，所述寬度指示了串行數(shù)據(jù)流的比特轉(zhuǎn)變位置中的跳動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中的評(píng)估步驟包括確定概率函數(shù)中轉(zhuǎn)變區(qū)域的位置，所述位置指示了串行數(shù)據(jù)流的碼元間干擾。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中的評(píng)估步驟包括檢驗(yàn)串行數(shù)據(jù)流中碼元間干擾的頻譜成分。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中檢驗(yàn)碼元間干擾的頻譜成分的步驟包括確定串行數(shù)據(jù)流的每個(gè)比特轉(zhuǎn)變位置與比特轉(zhuǎn)變理想位置之間的差值；把所有比特轉(zhuǎn)變的差值反映為時(shí)間的函數(shù)；以及對(duì)該差值函數(shù)執(zhí)行快速傅里葉變換(FFT)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，還包括響應(yīng)于FFT的頻譜成分將DUT診斷為合格或不合格。
8.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中所述的串行數(shù)據(jù)流是為檢測(cè)SerDes設(shè)備而定義的單位測(cè)試模式(UTP)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，由運(yùn)行測(cè)試程序的器件測(cè)試儀執(zhí)行該方法。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中采樣步驟包括器件測(cè)試儀激活鎖存裝置以獲得串行數(shù)據(jù)流的狀態(tài)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中DUT將并行數(shù)據(jù)字轉(zhuǎn)換成串行比特流，并且測(cè)試儀對(duì)DUT施加多個(gè)輸入信號(hào)，以使DUT產(chǎn)生串行數(shù)據(jù)流。
12.一種對(duì)測(cè)試儀進(jìn)行編程以從SerDes設(shè)備的輸出中獲取串行數(shù)據(jù)流的方法，包括確定用于以所需字速率將輸入數(shù)據(jù)施加給SerDes設(shè)備的矢量周期；使用步驟A中確定的矢量周期，計(jì)算為了對(duì)串行數(shù)據(jù)流的所需位置進(jìn)行采樣而串行數(shù)據(jù)流必需重復(fù)的次數(shù)(P)；確定在對(duì)串行數(shù)據(jù)流的所有需要位置進(jìn)行采樣時(shí)要使用的測(cè)試定時(shí)組(TSET)的整數(shù)數(shù)目(N)，其中N可被P整除；確定在對(duì)串行數(shù)據(jù)流進(jìn)行采樣時(shí)所述N個(gè)TSET要再使用的整數(shù)次數(shù)(M)，其中M等于P除以N；以及用矢量周期、測(cè)試矢量、TSET數(shù)目以及TSET再使用次數(shù)來對(duì)測(cè)試儀進(jìn)行編程。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，還包括調(diào)節(jié)在步驟A中確定的矢量周期，以使串行數(shù)據(jù)流的每個(gè)比特持續(xù)整數(shù)數(shù)目的測(cè)試儀定時(shí)LSB。
14.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中測(cè)試儀具有一個(gè)最大數(shù)據(jù)速率，對(duì)測(cè)試儀進(jìn)行編程的步驟E包括至少應(yīng)用一種替換的信號(hào)產(chǎn)生技術(shù)來產(chǎn)生比測(cè)試儀最大數(shù)據(jù)速率快的測(cè)試信號(hào)。
15.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，還包括定義用于對(duì)來自SerDes設(shè)備的輸出端的串行數(shù)據(jù)流進(jìn)行采樣的測(cè)試矢量。
16.在自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)中，一種用于測(cè)試產(chǎn)生串行輸出信號(hào)的被測(cè)試器件(DUT)的裝置，包括多個(gè)驅(qū)動(dòng)電路，所述多個(gè)驅(qū)動(dòng)電路的一部分連接到DUT，以激勵(lì)DUT產(chǎn)生串行輸出信號(hào)；鎖存裝置，具有連接到DUT的輸出端，用于接收串行輸出信號(hào)的信號(hào)輸入端；使能輸入端，連接到多個(gè)驅(qū)動(dòng)電路中的一個(gè)，用于激活鎖存裝置；以及連接到一個(gè)存儲(chǔ)器的輸出端，用于存儲(chǔ)該鎖存裝置輸出端上提供的數(shù)字值；定時(shí)發(fā)生器，用于使連接到鎖存裝置的使能輸入端的驅(qū)動(dòng)電路在相對(duì)于串行輸出信號(hào)的預(yù)定時(shí)刻激活使能輸入端；以及用于確定來自存儲(chǔ)值的串行輸出信號(hào)的概率的裝置。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的裝置，其中鎖存裝置包括一個(gè)比較器，該比較器具有至少一個(gè)連接到DUT輸出端的輸入端，以及一個(gè)連接到鎖存電路的輸出端。
18.根據(jù)權(quán)利要求16的裝置，其中鎖存裝置是一個(gè)鎖存比較器。
19.根據(jù)權(quán)利要求16的裝置，其中DUT是SerDes設(shè)備，它接收并行格式的輸入字并產(chǎn)生串行格式的輸出比特。
20.根據(jù)權(quán)利要求16的裝置，其中用于確定概率的裝置包括執(zhí)行測(cè)試程序的主計(jì)算機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明涉及使用傳統(tǒng)器件測(cè)試儀捕獲并評(píng)估高速數(shù)據(jù)流的技術(shù)，它包括一個(gè)連接到被測(cè)試器件(DUT)的高速鎖存比較器。該器件測(cè)試儀激勵(lì)DUT產(chǎn)生高速串行數(shù)據(jù)流，并在相對(duì)于串行數(shù)據(jù)流的預(yù)定時(shí)刻選通鎖存比較器。該鎖存比較器采樣串行數(shù)據(jù)流的數(shù)字狀態(tài)，并保持該采樣狀態(tài)。該器件測(cè)試儀讀出并存儲(chǔ)該保持狀態(tài)。該測(cè)試儀以此方式在多個(gè)位置上對(duì)串行數(shù)據(jù)流進(jìn)行采樣，并在每個(gè)位置上進(jìn)行多次采樣。該測(cè)試儀對(duì)每個(gè)位置上獲得的采樣求平均值，以提供串行數(shù)據(jù)流對(duì)時(shí)間的概率函數(shù)。由該概率函數(shù)可推導(dǎo)出串行數(shù)據(jù)流的重要定時(shí)特征，如跳動(dòng)、碼元間干擾及“閉眼”。
文檔編號(hào)G01R31/28GK1446318SQ01813946
公開日2003年10月1日 申請(qǐng)日期2001年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月9日
發(fā)明者艾倫J·賴斯 申請(qǐng)人:泰拉丁公司