中心議題：

• 通過示波器探頭響應改善MIPI設計裕量

解決方案：

• 采用探頭的S參數模型
• 使用示波器內置的快速校準邊沿階躍響應進行校正

移動行業處理器接口(MIPI)聯盟是負責推廣移動設備軟硬件標準化的組織。它已經發布了D-PHY規範，該規範可在芯片與設備之間的通信鏈路上實現高達1.5Gbps(1,500,000,000比特/秒)的數據傳輸率。MIPI聯盟還計劃在近期發布M-PHY規範，進一步提高數據傳輸率
，達到大約6Gbps的水平。隨著需要更高數據吞吐量的移動應用和特性不斷出現
，對傳輸速率的要求也相應提高。這些應用和特性包括：高分辨率照相機捕獲、高清視頻顯示，以及用於下一代長期演進(LTE)射頻(RF)移動通信網絡的複雜調製方案。

MIPI聯(lian)盟(meng)下(xia)屬(shu)的(de)電(dian)氣(qi)標(biao)準(zhun)工(gong)作(zuo)組(zu)投(tou)入(ru)了(le)巨(ju)大(da)的(de)努(nu)力(li)來(lai)製(zhi)定(ding)這(zhe)些(xie)物(wu)理(li)層(ceng)規(gui)範(fan)，以(yi)確(que)保(bao)實(shi)際(ji)設(she)計(ji)可(ke)以(yi)在(zai)移(yi)動(dong)環(huan)境(jing)中(zhong)正(zheng)常(chang)運(yun)行(xing)。由(you)於(yu)移(yi)動(dong)設(she)計(ji)的(de)體(ti)積(ji)受(shou)到(dao)很(hen)大(da)限(xian)製(zhi)，許(xu)多(duo)元(yuan)器(qi)件(jian)都(dou)擠(ji)在(zai)一(yi)個(ge)狹(xia)小(xiao)密(mi)集(ji)的(de)空(kong)間(jian)中(zhong)，所(suo)以(yi)電(dian)源(yuan)供(gong)電(dian)、散熱、信xin號hao串chuan擾rao和he耦ou合he等deng問wen題ti更geng加jia突tu出chu，工gong程cheng師shi在zai設she計ji過guo程cheng中zhong必bi須xu謹jin慎shen地di考kao慮lv這zhe些xie問wen題ti。此ci外wai，數shu字zi和he射she頻pin電dian路lu都dou安an裝zhuang在zai這zhe個ge狹xia窄zhai空kong間jian中zhong，會hui使shi電dian磁ci幹gan擾rao(EMI)更加嚴重。這些新的挑戰可能會帶來各種不可預見的問題，單憑普通數字設計的經驗無法解決這些問題。

MIPI聯盟提倡使用一致性測試套件(CTS)對dui設she計ji進jin行xing測ce試shi，包bao括kuo對dui發fa射she機ji和he接jie收shou機ji電dian路lu，以yi及ji信xin號hao互hu連lian進jin行xing測ce試shi。其qi目mu的de是shi增zeng強qiang係xi統tong的de互hu操cao作zuo性xing，或huo保bao證zheng不bu同tong廠chang商shang的de設she計ji在zai一yi起qi使shi用yong時shi能neng夠gou良liang好hao地di配pei合he。特te別bie是shi在zai進jin行xing發fa射she機ji測ce試shi時shi，CTS可以使用探頭和示波器進行關鍵的測量，例如信號幅度、通道內/通道間偏差
、轉換速率
、抖動性能
、眼(yan)圖(tu)和(he)時(shi)間(jian)要(yao)求(qiu)。在(zai)進(jin)行(xing)測(ce)試(shi)時(shi)切(qie)勿(wu)忘(wang)記(ji)的(de)一(yi)個(ge)重(zhong)要(yao)因(yin)素(su)是(shi)所(suo)使(shi)用(yong)的(de)探(tan)測(ce)係(xi)統(tong)的(de)精(jing)度(du)，使(shi)用(yong)不(bu)一(yi)致(zhi)的(de)探(tan)頭(tou)可(ke)能(neng)會(hui)降(jiang)低(di)設(she)計(ji)的(de)真(zhen)正(zheng)性(xing)能(neng)。例(li)如(ru)，不(bu)規(gui)則(ze)的(de)頻(pin)率(lv)響(xiang)應(ying)和(he)探(tan)頭(tou)的(de)不(bu)匹(pi)配(pei)偏(pian)差(cha)有(you)可(ke)能(neng)造(zao)成(cheng)測(ce)量(liang)結(jie)果(guo)出(chu)現(xian)極(ji)大(da)差(cha)異(yi)

，導(dao)致(zhi)盡(jin)管(guan)設(she)計(ji)運(yun)行(xing)得(de)更(geng)好(hao)，但(dan)是(shi)裕(yu)量(liang)減(jian)小(xiao)。在(zai)本(ben)文(wen)中(zhong)，您(nin)將(jiang)了(le)解(jie)如(ru)何(he)通(tong)過(guo)現(xian)有(you)的(de)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)，隻(zhi)使(shi)用(yong)一(yi)台(tai)示(shi)波(bo)器(qi)來(lai)校(xiao)正(zheng)和(he)匹(pi)配(pei)每(mei)個(ge)探(tan)頭(tou)，使(shi)其(qi)具(ju)有(you)相(xiang)同(tong)且(qie)經(jing)過(guo)校(xiao)正(zheng)的(de)響(xiang)應(ying)，從(cong)而(er)獲(huo)得(de)更(geng)多(duo)的(de)設(she)計(ji)裕(yu)量(liang)。

探頭損耗和偏差對測量結果的影響

探tan頭tou和he電dian纜lan都dou具ju有you固gu有you的de損sun耗hao和he變bian化hua。損sun耗hao有you時shi可ke能neng極ji大da

，或huo與yu標biao稱cheng值zhi有you一yi定ding的de差cha距ju，導dao致zhi測ce量liang結jie果guo發fa生sheng變bian化hua。為wei了le補bu償chang固gu有you損sun耗hao，示shi波bo器qi廠chang商shang通tong過guo數shu字zi信xin號hao處chu理li(DSP)技術進行探頭校正。供應商使用“最佳”模型，並應用到所有探頭的的補償和校正上。雖然這一策略可以解決某些損耗和變化
，但也意味著如果一個探頭的特性發生了變化、漂(piao)移(yi)或(huo)偏(pian)離(li)開(kai)始(shi)使(shi)用(yong)的(de)模(mo)型(xing)
，那(na)麼(me)對(dui)這(zhe)個(ge)探(tan)頭(tou)進(jin)行(xing)的(de)補(bu)償(chang)就(jiu)不(bu)再(zai)正(zheng)確(que)了(le)。現(xian)實(shi)中(zhong)有(you)很(hen)多(duo)探(tan)頭(tou)組(zu)合(he)連(lian)接(jie)到(dao)探(tan)頭(tou)放(fang)大(da)器(qi)上(shang)，為(wei)了(le)獲(huo)得(de)最(zui)高(gao)測(ce)量(liang)精(jing)度(du)必(bi)須(xu)對(dui)每(mei)種(zhong)探(tan)頭(tou)組(zu)合(he)進(jin)行(xing)測(ce)量(liang)。最(zui)終(zhong)的(de)結(jie)果(guo)是(shi)
，您(nin)可(ke)能(neng)會(hui)得(de)到(dao)不(bu)必(bi)要(yao)的(de)誤(wu)差(cha)或(huo)探(tan)頭(tou)與(yu)探(tan)頭(tou)之(zhi)間(jian)的(de)差(cha)異(yi)。您(nin)也(ye)可(ke)以(yi)使(shi)用(yong)定(ding)製(zhi)的(de)探(tan)頭(tou)。雖(sui)然(ran)這(zhe)提(ti)供(gong)了(le)很(hen)大(da)的(de)便(bian)利(li)，但(dan)它(ta)也(ye)意(yi)味(wei)著(zhe)，示(shi)波(bo)器(qi)廠(chang)商(shang)再(zai)也(ye)無(wu)法(fa)提(ti)供(gong)“最佳”係統。

對於MIPI D-PHY或M-PHY發射機測試，最常用的探測方法包括使用有源差分探頭直接焊接到產品信號路徑上和用SMA同軸電纜連接到焊裝有被測芯片的測試板上的信號路徑上(圖1)。由you於yu信xin號hao是shi差cha分fen信xin號hao，而er且qie必bi須xu對dui信xin號hao的de電dian氣qi性xing能neng進jin行xing單dan端duan分fen析xi，所suo以yi需xu要yao使shi用yong一yi對dui探tan頭tou進jin行xing部bu分fen測ce試shi。這zhe些xie測ce試shi包bao括kuo測ce量liang共gong模mo電dian壓ya幅fu度du失shi配pei等deng。重zhong要yao的de是shi，您nin所suo使shi用yong的de探tan頭tou必bi須xu實shi現xian正zheng確que匹pi配pei，並bing且qie擁yong有you相xiang同tong的de損sun耗hao性xing能neng特te性xing，這zhe樣yang所suo測ce量liang的de信xin號hao才cai代dai表biao了le設she計ji的de真zhen正zheng性xing能neng。

通tong常chang
，您nin必bi須xu花hua費fei昂ang貴gui的de代dai價jia才cai能neng找zhao到dao匹pi配pei的de探tan頭tou
，但dan無wu論lun花hua費fei了le多duo少shao，它ta們men並bing不bu總zong是shi相xiang同tong的de，往wang往wang存cun在zai一yi定ding的de容rong限xian。雖sui然ran探tan頭tou是shi當dang作zuo匹pi配pei的de探tan頭tou對dui進jin行xing銷xiao售shou的de，但dan是shi其qi偏pian差cha和he頻pin率lv響xiang應ying的de容rong限xian對dui於yu測ce量liang來lai說shuo可ke能neng太tai大da，致zhi使shi測ce試shi結jie果guo合he格ge或huo不bu合he格ge。您nin也ye許xu可ke以yi通tong過guo校xiao準zhun消xiao除chu這zhe些xie電dian纜lan的de偏pian差cha，但dan是shi這zhe些xie電dian纜lan的de頻pin率lv響xiang應ying特te性xing並bing不bu容rong易yi校xiao正zheng。如ru果guo電dian纜lan的de特te性xing不bu完wan全quan相xiang同tong
，可ke能neng會hui導dao致zhi信xin號hao的de部bu分fen頻pin率lv內nei容rong發fa生sheng衰shuai減jian或huo放fang大da，從cong而er使shi被bei測ce信xin號hao出chu現xian失shi真zhen。當dang得de到dao測ce量liang結jie果guo時shi，它ta可ke能neng會hui超chao過guo限xian定ding範fan圍wei，因yin為wei信xin號hao在zai頻pin域yu內nei的de不bu均jun衡heng放fang大da可ke能neng導dao致zhi測ce試shi失shi敗bai。

在圖2左側屏幕截圖中，使用了一對匹配不正確、pinlvxiangyingtexinglveyoubutongdetantou，tongguotancechafenxinhaolaicelianggongmodianya。ninkeyiguanchadao，lianggexinhaodeboxingtexinglveyoubutong，dangxinhaodiejiazaiyiqishi，tantouchayidaozhituqi。dianlanpinlvxiangyingchayizaochengdetuqixingchengledayue75mV的共模誤差，導致測試失敗。相比之下，右側的測量使用了一個高度匹配的探頭對，共模電壓的測量結果僅大約為7mV，這顯示了設計的真正性能，設計成功通過了測試。因此，偏差效應和頻率響應對測量精度有很大的影響。
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傳統校準方法

典dian型xing的de示shi波bo器qi提ti供gong對dui探tan頭tou的de直zhi流liu和he偏pian差cha校xiao準zhun。此ci類lei探tan頭tou校xiao正zheng是shi比bi較jiao有you限xian的de，因yin為wei它ta不bu會hui校xiao正zheng探tan頭tou頻pin率lv響xiang應ying。這zhe樣yang的de校xiao準zhun對dui於yu有you些xie測ce量liang可ke能neng是shi足zu夠gou精jing確que的de，但dan是shi仍reng然ran有you一yi定ding的de不bu準zhun確que度du。因yin此ci，您nin可ke能neng希xi望wang校xiao正zheng所suo使shi用yong的de探tan頭tou的de偏pian差cha和he頻pin率lv響xiang應ying
，而er不bu是shi直zhi接jie使shi用yong示shi波bo器qi廠chang商shang提ti供gong的de響xiang應ying參can數shu。尤you其qi是shi測ce量liang電dian壓ya失shi配pei和he共gong模mo電dian壓ya時shi，探tan針zhen校xiao正zheng效xiao果guo可ke能neng會hui決jue定ding測ce試shi結jie果guo。

校正頻率響應的一種常用方法是對探頭的頻率響應和損耗特性進行去嵌入。大多數示波器能夠采用探頭的S參數模型，並應用去嵌入功能來消除損耗。這個任務可能看起來微不足道
，但實際上並非如此。首先，您必須生成探頭S參數模型。通常是使用矢量網絡分析儀(VNA)或時域反射計(TDR)等專業儀器來表征和測量探頭，生成S參數模型。操作這些儀器可能需要非常專業和熟練的技能
，更不用說您的實驗室中是否配備了這些儀器。此外，在示波器中使用和應用S參數模型同樣具有挑戰性，因為您需要知道如何使用去嵌入旋鈕或菜單以獲得最佳結果。
 
nanguaixuduogongchengshijuedingbimianxiaozhunqidianlan，erjiadingtamenzaijinxingceliangshitantoushiwanquanpipeide。weixiaozhuntantoubujinhuishiceliangbugoujingque，erqiezaijinxingguzhangzhenduanshikenenghuichanshengwudao
，shijishangwentishiyoutantouzaochengde。

創新的探頭偏差和頻率響應校正

目前出現了一個創新的解決方案，可以輕鬆表征和校正電纜和探頭所產生的插入損耗。它隻需使用示波器，而無需使用VNA或TDR等(deng)其(qi)它(ta)儀(yi)器(qi)。具(ju)體(ti)方(fang)法(fa)是(shi)，使(shi)用(yong)示(shi)波(bo)器(qi)內(nei)置(zhi)的(de)快(kuai)速(su)校(xiao)準(zhun)邊(bian)沿(yan)階(jie)躍(yue)響(xiang)應(ying)進(jin)行(xing)校(xiao)正(zheng)
，然(ran)後(hou)將(jiang)校(xiao)正(zheng)結(jie)果(guo)輸(shu)入(ru)探(tan)頭(tou)。通(tong)過(guo)分(fen)析(xi)使(shi)用(yong)和(he)不(bu)使(shi)用(yong)探(tan)頭(tou)對(dui)階(jie)躍(yue)響(xiang)應(ying)的(de)影(ying)響(xiang)，可(ke)以(yi)計(ji)算(suan)出(chu)S參數數學模型
，將探頭造成的損耗考慮在內(如圖3)。這種功能可對探頭進行全麵的交流校準，而不隻是直流校準和偏差校正。它可以很快校正相位非線性、幅(fu)度(du)不(bu)平(ping)坦(tan)以(yi)及(ji)探(tan)頭(tou)負(fu)載(zai)效(xiao)應(ying)等(deng)問(wen)題(ti)。並(bing)可(ke)分(fen)析(xi)在(zai)設(she)置(zhi)探(tan)測(ce)環(huan)境(jing)時(shi)產(chan)生(sheng)的(de)阻(zu)抗(kang)和(he)電(dian)容(rong)。為(wei)了(le)幫(bang)助(zhu)您(nin)進(jin)行(xing)校(xiao)正(zheng)，示(shi)波(bo)器(qi)還(hai)提(ti)供(gong)了(le)軟(ruan)件(jian)設(she)置(zhi)向(xiang)導(dao)程(cheng)序(xu)，可(ke)以(yi)引(yin)導(dao)您(nin)完(wan)成(cheng)設(she)置(zhi)和(he)表(biao)征(zheng)探(tan)測(ce)元(yuan)器(qi)件(jian)
，例(li)如(ru)探(tan)頭(tou)
、電纜和開關。

這(zhe)個(ge)功(gong)能(neng)提(ti)供(gong)的(de)對(dui)探(tan)測(ce)連(lian)接(jie)和(he)設(she)置(zhi)的(de)分(fen)析(xi)可(ke)增(zeng)加(jia)測(ce)量(liang)裕(yu)量(liang)，使(shi)您(nin)可(ke)以(yi)進(jin)行(xing)最(zui)精(jing)確(que)的(de)測(ce)量(liang)。當(dang)探(tan)頭(tou)環(huan)境(jing)設(she)置(zhi)消(xiao)耗(hao)了(le)測(ce)量(liang)裕(yu)量(liang)但(dan)用(yong)戶(hu)沒(mei)有(you)察(cha)覺(jiao)時(shi)，增(zeng)加(jia)的(de)裕(yu)量(liang)變(bian)得(de)尤(you)為(wei)重(zhong)要(yao)。通(tong)過(guo)計(ji)算(suan)基(ji)線(xian)響(xiang)應(ying)的(de)變(bian)化(hua)，可(ke)以(yi)使(shi)用(yong)校(xiao)正(zheng)濾(lv)波(bo)器(qi)來(lai)測(ce)量(liang)有(you)損(sun)電(dian)纜(lan)
，以(yi)便(bian)獲(huo)得(de)經(jing)過(guo)校(xiao)正(zheng)的(de)電(dian)纜(lan)響(xiang)應(ying)。最(zui)重(zhong)要(yao)的(de)是(shi)
，您(nin)不(bu)必(bi)花(hua)費(fei)大(da)量(liang)資(zi)金(jin)購(gou)買(mai)完(wan)全(quan)匹(pi)配(pei)的(de)電(dian)纜(lan)
，因(yin)為(wei)它(ta)們(men)並(bing)不(bu)便(bian)宜(yi)。相(xiang)反(fan)，這(zhe)種(zhong)能(neng)力(li)將(jiang)校(xiao)正(zheng)探(tan)頭(tou)頻(pin)率(lv)響(xiang)應(ying)


，在(zai)您(nin)使(shi)用(yong)時(shi)完(wan)全(quan)匹(pi)配(pei)。

總結

隨著高速MIPI信號的數據傳輸速率達到並超過6Gbps，探tan測ce係xi統tong對dui測ce量liang結jie果guo的de影ying響xiang變bian得de越yue來lai越yue重zhong要yao。探tan頭tou可ke以yi影ying響xiang測ce試shi結jie果guo，特te別bie是shi當dang設she計ji正zheng處chu於yu測ce試shi合he格ge或huo不bu合he格ge的de邊bian緣yuan。這zhe對dui項xiang目mu成cheng本ben和he進jin度du也ye有you著zhe巨ju大da的de影ying響xiang。因yin此ci，能neng夠gou僅jin使shi用yong示shi波bo器qi快kuai速su方fang便bian地di進jin行xing探tan頭tou校xiao正zheng是shi項xiang目mu成cheng功gong的de關guan鍵jian。這zhe個ge功gong能neng可ke以yi校xiao正zheng探tan頭tou之zhi間jian的de差cha異yi和he定ding製zhi探tan頭tou，以yi及ji消xiao除chu電dian纜lan造zao成cheng的de插cha入ru損sun耗hao。實shi踐jian證zheng明ming，它ta們men不bu僅jin能neng夠gou縮suo短duan工gong程cheng時shi間jian

，還hai可ke使shi用yong容rong限xian更geng寬kuan鬆song的de部bu件jian，從cong而er節jie省sheng大da量liang成cheng本ben。您nin在zai此ci解jie決jue方fang案an上shang的de投tou資zi最zui終zhong將jiang會hui帶dai來lai豐feng厚hou的de回hui報bao—產品和設計的質量更出色，推向市場的速度更快。