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(yu)IP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