圖1 Ethernet接口指標測試連接框圖

2 測試中出現的問題
本次測試將主要驗證產品上4個以太網100Base-TX接口的技術指標。對於其中比較直觀的100Base-TX物理層的眼圖模板
，《ANSI+X3_263-1995》標準中有著明確的眼圖模板定義見圖2。

圖2 100Base-TX 眼圖模板

關於100Base-TX接口技術指標的測試方法，《IEEE Std 802.3-2000》標準中也有詳細的說明， 工程師按照誘導發包的測試方法進行了網口眼圖的測試
，測試過程中發現測試網口出現了信號波形碰觸模板的問題，波形見圖3：

圖3 以太網口測試眼圖_FAIL

3 問題分析解決
從cong眼yan圖tu初chu步bu分fen析xi來lai看kan
，發fa送song信xin號hao的de幅fu度du應ying該gai是shi滿man足zu要yao求qiu的de。但dan是shi可ke以yi明ming顯xian的de發fa現xian信xin號hao邊bian沿yan還hai是shi比bi較jiao緩huan，而er且qie從cong單dan個ge波bo形xing來lai看kan邊bian沿yan有you不bu單dan調tiao的de問wen題ti。方fang案an的de原yuan廠chang是shi一yi家jia通tong訊xun業ye內nei專zhuan注zhu於yuIP寬kuan帶dai解jie決jue方fang案an的de國guo際ji型xing大da公gong司si，其qi以yi太tai網wang模mo塊kuai部bu分fen應ying該gai經jing過guo詳xiang細xi驗yan證zheng過guo。最zui大da的de可ke能neng是shi二er次ci開kai發fa過guo程cheng中zhong板ban級ji係xi統tong設she計ji時shi的de一yi些xie關guan鍵jian技ji術shu參can數shu的de配pei合he問wen題ti。工gong程cheng師shi在zai進jin行xing了le信xin號hao幅fu度du以yi及ji上shang升sheng下xia降jiang時shi間jian等deng細xi節jie指zhi標biao的de測ce試shi之zhi後hou證zheng明ming了le之zhi前qian的de判pan斷duan，信xin號hao的de幅fu度du是shi滿man足zu要yao求qiu的de，但dan信xin號hao的de上shang升sheng下xia降jiang時shi間jian與yu其qi他ta的de方fang案an相xiang比bi確que實shi大da了le（此方案的信號上升下降時間在4.3nS~4.6nS區間

，雖然滿足標準中要求的3~5nS。但根據係統容差設計原則，芯片設計人員通常會將Slew Rate調整在4nS左右，確保上下區間調整地最大容限。）。如(ru)何(he)改(gai)進(jin)需(xu)要(yao)信(xin)號(hao)的(de)發(fa)送(song)接(jie)收(shou)回(hui)路(lu)進(jin)行(xing)一(yi)個(ge)係(xi)統(tong)的(de)分(fen)析(xi)了(le)。通(tong)過(guo)對(dui)網(wang)口(kou)技(ji)術(shu)指(zhi)標(biao)的(de)量(liang)測(ce)分(fen)析(xi)
，目(mu)前(qian)最(zui)主(zhu)要(yao)的(de)問(wen)題(ti)在(zai)於(yu)信(xin)號(hao)的(de)邊(bian)沿(yan)比(bi)較(jiao)緩(huan)，並(bing)且(qie)存(cun)在(zai)不(bu)單(dan)調(tiao)的(de)問(wen)題(ti)
，最(zui)可(ke)能(neng)的(de)原(yuan)因(yin)是(shi)傳(chuan)輸(shu)回(hui)路(lu)容(rong)性(xing)負(fu)載(zai)過(guo)大(da)以(yi)及(ji)驅(qu)動(dong)不(bu)足(zu)。可(ke)以(yi)從(cong)這(zhe)兩(liang)個(ge)方(fang)麵(mian)入(ru)手(shou)解(jie)決(jue)。

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1）信號差分線對及阻抗匹配，網口的差分走線的阻抗控製和耦合處理我司在Layout這一塊的應該已經很成熟了，而且此款方案采用芯片內部匹配網絡
，沒有外部匹配元件。所以暫不進行這一塊的分析。

2）傳輸變壓器

，工程師將一款測試通過的產品的Transformer與當前單板的Transformer進行互換後測試結果一致，眼圖測試依然不通過。（請注意這裏並沒有對變壓器進行變比以及差損，回損等技術指標的測試）

3）收發器驅動偏置電阻，也就是我們經常會看到的RDAC,也有叫RSEThuoqitade。zheshiyuanchangweikaifarenyuantigongdeshedingshoufaqiqudongdianliudaxiaodeyingpeizhijiedian
，keyigenjushijidedanbanshejiheyuanjiancanshujinxingtiaozhengyishixianduiyubiaozhundenihe。zheshiduixinhaoboxingyingxiangzuidadebufen，zaibuduishejijinxingdadebiandongdeqingkuangxia，tongguotiaozhengqudongdianliudedaxiaokeyiyongzuixiaodebiandonglaishixianwomenduiyuxinhaoboxingdetiaozheng。zaizhakanchanpinPCB的同時我們還發現了另一個問題，RDAC電阻並沒有放置在輸入PIN附近
，而是放到了遠端的USB部分，之間的走線長達4000MIL。從事過PHY設計的工程師都知道，對於驅動偏置電阻的處理，應該最大限度的接近輸入PIN
，並保證地的幹淨，原廠的Layout Guide 也會進行重點說明。這也許不是造成輸出信號邊沿過緩的直接原因，但肯定會影響到信號波形的穩定性和單調性。是需要慎重處理的。

圖4 RDAC走線連接圖

收發器驅動偏置機理分析：
係統設計人員都知道，以太網收發器的輸出采用的是差分電流驅動，從收發器驅動偏置原理框圖，見圖5，可以進一步展開分析，收發器驅動電流可以通過帶隙電壓源與外部設定基準的比較來設定。收發器驅動電流（I_driver） 是從內部帶隙和外部基準鏡像過來。U1/Q3/RDAC/Bandgap組成了一個簡單的比較控製環路實現基準單位電流的設定，例如帶隙基準電壓設定為Vbg=1.24V，RDAC取值為1.24K。這時通過比較器U1以及MOS管Q3反饋環路是確保穩定1mA（I_bias）的基準電流。而Q1/Q2/Current _Source組成了比例鏡像電流源。可以通過設計保證I_driver=N*I_bias，N是設定的比例鏡像因子。我們假定為20，通過公式可以計算I_driver=20*I_bias=20mA
，這就是我們差分驅動的輸出電流了。介紹到這裏，大家都應該清楚了
，我們可以通過調整RDAC的電阻大小實現基準單位電流的設定，進而達到調整差分驅動電流的目的。例如我們將RDAC調整為1K，則基準單位電流則變為I_Bias=1.24mA,同步的I_driver變為20*1.24mA=24.8mA,輸出信號電平的幅度也會增大。實際的調測結果也是這樣
，可以解決信號邊沿碰觸模板的問題。

圖5 收發器驅動偏置原理框圖

經過研發與測試工程師的討論

，在目前不改動係統設計的前提下，采用微調RDAC電阻的方法來增大信號輸出電平幅度以解決信號眼圖的問題。經過調整後
，眼圖測試通過
，波形見圖6。

圖6 以太網口測試眼圖_PASS

三 測試總結
（1） 作(zuo)為(wei)係(xi)統(tong)設(she)計(ji)人(ren)員(yuan)，對(dui)子(zi)係(xi)統(tong)功(gong)能(neng)的(de)了(le)解(jie)以(yi)及(ji)信(xin)號(hao)回(hui)路(lu)模(mo)型(xing)的(de)理(li)解(jie)是(shi)我(wo)們(men)進(jin)行(xing)係(xi)統(tong)定(ding)性(xing)分(fen)析(xi)的(de)根(gen)本(ben)，而(er)對(dui)於(yu)內(nei)部(bu)電(dian)路(lu)的(de)深(shen)入(ru)研(yan)究(jiu)是(shi)我(wo)們(men)進(jin)行(xing)係(xi)統(tong)指(zhi)標(biao)設(she)計(ji)量(liang)化(hua)的(de)基(ji)礎(chu)。這(zhe)對(dui)於(yu)我(wo)們(men)的(de)工(gong)程(cheng)師(shi)提(ti)出(chu)了(le)更(geng)高(gao)更(geng)深(shen)入(ru)的(de)要(yao)求(qiu)。

（2） 對於PHY收發器的設計，其驅動偏置電阻應盡量靠近設定管腳擺放
，避免出現基準不穩定和誤差的出現
以yi太tai網wang電dian路lu設she計ji對dui於yu我wo們men來lai說shuo是shi比bi較jiao常chang規gui和he熟shu悉xi的de設she計ji，但dan我wo們men真zhen的de理li解jie和he掌zhang握wo了le其qi內nei部bu原yuan理li以yi及ji架jia構gou嗎ma。想xiang要yao更geng深shen入ru，將jiang會hui遇yu到dao更geng多duo的de挑tiao戰zhan，希xi望wang本ben文wen可ke以yi給gei到dao我wo們men的de係xi統tong設she計ji人ren員yuan一yi些xie啟qi發fa。

[參考文獻]
1：以太網收發器工作原理及其信號質量測試,ShenZhen GongJin Electronic Co.
2：Ethernet solution-QualiPHY ,LeCroy Corporation