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测试测量
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内容
全双工通信带来测试挑战,泰克信号分割法让你独具慧眼
2019-10-29 16:15:00
来源:
泰克
随着
汽车
行业加快转向
汽车
以太网技术,全方位设计验证对保证多个ECU之间的互操作能力和可靠运行至关重要。
汽车
以太网概念是由OPEN联盟SIG提出来的,也叫IEEE 802.3bw (原BroadR-Reach),是为
汽车
联网应用设计的一种以太网物理层标准,如高级安全功能、舒适和信息娱乐功能。通过
汽车
以太网,多个车载系统可以经过一条非屏蔽单绞线电缆同时访问信息。对
汽车
制造商来说,这一技术降低了联网成本和线缆重量,同时提高了信号带宽。
为实现更高的信号带宽,
汽车
以太网在双绞线电缆上采用全双工通信链路,支持同时收发功能及PAM3信令。采用PAM3实现全双工通信,可能会令查看
汽车
以太网业务及信号完整性
测试
变得非常复杂。
OPEN联盟为元器件、信道和互操作能力制订了
汽车
以太网
测试
规范。
测试
系统整合了电子控制单元(ECU)、连接器和非双绞线电缆。
测试
要求系统在车内苛刻的环境条件和噪声条件下工作。为此,用户必需能够在系统级表征和查看信号完整性和业务,才能执行可靠性
测试
。客户需要在系统级进行信号完整性
测试
的应用实例有:
• TC8信号质量
测试
• ECU元器件表征和
测试
•
汽车
以太网电缆、连接器、电缆长度和路由表征和
测试
• 电磁噪声或高斯噪声
测试
• 大电流注入
测试
• 生产单元
测试
•
汽车
系统对
汽车
以太网性能的影响
DC马达开/关
发动机开/关
•
汽车
以太网系统调试
泰克建议在设计阶段执行信号完整性
测试
,在系统整合前确定潜在的问题。
全双工通信和
测试
挑战
全双工通信及PAM3信令为在真实世界条件下验证ECU增加了复杂度。大多数串行标准都在单工模式下工作,一次只有一台设备通信,有些通信标准对发送和接收使用一条单独的链路,而在
汽车
以太网中,主设备和从设备可以通过同一条链路同时通信。(参见图1)
因此,来自主设备的信号与来自从设备的信号相互叠加。主设备知道它发送的是哪些数据,它可以从叠加的信号中确定从设备的信号,反之亦然。尽管收发机是为处理这种情况而设计的,但在
示波器
上隔离信号,进行信号完整性
测试
或协议解码几乎是不可能的。
为了在链路上进行信号完整性分析,使用
示波器
在实际系统环境中进行协议解码,
汽车
设计人员必需分开查看每条链路,用户必须先把信号分开,然后再进行分析。
应该指出的是,最好在
汽车
整合阶段执行信号完整性
测试
,选择电缆、检查ECU在电磁噪声条件下的性能,确定最优的电缆长度和路由等。对这类分析,可以把眼图
测试
作为非常重要的工具,来查看系统健康状况,我们在后面将对此展开讨论。
分隔
汽车
以太网PAM3信号
目前,有两种方法把主信号与从信号分开。第一种是传统方法,要求用户断开或剪断
汽车
以太网电缆,插入定向耦合器来分隔和
测试
信号。这种方法在以最小干扰实现准确
测试
方面本身存在着缺陷。第二种方法也就是泰克信号分隔方法,这是一种新方法,采用先进的软件和探头,非插入式分隔信号,用户可以更清楚地查看真实的信号。这种方法克服了传统定向耦合器方法的缺点。下面我们将讨论并比较这两种方法。
定向耦合方法
如前所述,定向耦合器方法要求断开
汽车
以太网电缆,输入定向耦合器分隔信号。在系统级剪断电缆并不是一件易事,因此这种方法并不适合进行系统级
测试
。
通过这种方法,用户可以查看主信号和从信号,但它引入了插损和回损,很难确定错误是系统引起的,还是新增硬件引起的。此外,尽管我们可能能够消除定向耦合器的影响,但反嵌可能会放大系统中的噪声,影响
测量
和表征精度。
我们使用的设置包括把
汽车
以太网转换到SMA连接器的夹具、定向耦合器、把SMA转换到
汽车
以太网电缆的夹具。
眼图显示了在安装定向耦合器后插损和回损对
汽车
以太网信号的影响。最大幅度是100 mVpp,因为定向耦合器采用定向原理工作,插损和回损结果使眼图闭合。直到最近,定向耦合器方法一直是默认的
汽车
以太网
测试
方法,因为之前一直没有泰克基于软件的信号分隔
测试
方法。
泰克信号分隔方法
泰克信号分隔方法于2019年7月问世,它同时从主
测试
点和从
测试
点查看电压波形和电流波形,来分隔全双工信号,并采用专有软件算法提供分隔后的信号。泰克信号分隔方法是一种基于软件的解决方案,它不用剪断
汽车
以太网电缆,用户就能看到真实信号。这种方法的优势之一,是它可以显示主信号和从信号,而不会像定向耦合器方法那样增加插损和回损及反嵌影响。
下面的眼图采用泰克信号分隔软件。与定向耦合器眼图相比,信号质量更高,眼图“更清楚”。用户可以准确地表示
汽车
以太网信号,实现信号质量
测量
,并能够更快地确定潜在的性能问题。
信号分隔方法与定向耦合方法比较
我们使用上面提到的两种
测试
方法,进行
测量
测试
,对比
测试
结果。
在
测试
中,我们先使用泰克信号分隔技术、一只电流探头和电压探头设置和运行
测试
。对定向耦合器方法,我们剪断
汽车
以太网电缆,插入带有SMA连接器的定向耦合器。然后我们运行
测试
,
测试
条件与定向耦合器方法相同,然后调用信号分隔方法波形,对比这两种
测试
方法。
比较结果显示,这两种方法的幅度存在着明显差异,说明了定向耦合器的影响。在采用定向耦合器方法时,主信号的幅度约为90 mVpp (峰峰值电压),从信号的幅度约为85 mVpp。相比之下,信号分隔方法中主信号的幅度约为1.5 Vpp,从信号的幅度约为1.45 Vpp。在本例中,定向耦合器增加了20 dB损耗。
为消除定向耦合器引入的断点,反嵌必不可少,以补偿插损和回损。如前所述,尽管有可能能够消除定向耦合器的影响,但反嵌可能会放大系统中的噪声,影响
测量
和表征精度。还应该指出,反嵌可能会耗用很长时间,极具挑战性。此外,对
汽车
的系统级
测试
和维护保养来说,剪断电缆、安装定向耦合器可能会极具挑战性。
相比之下,信号分隔方法不用干扰系统就能显示真实信号。通过这种全新的
汽车
以太网
测试
方法,用户可以表征信号,精度更高,时间更少,而且不会增加费用和
测量
挑战。用户可以使用这种方法,在系统级执行信号完整性
测试
,执行应用环境中提供的所有
测试
。
小结
本文介绍了
汽车
以太网、全双工通信、隔离主信号与从信号的需求、信号分隔
测试
方法,以及当前定向耦合器插入方法与泰克新型信号隔离方法比较。
通过比较两种
汽车
以太网
测试
方法,可以了解泰克信号分隔解决方案的优势,如比定向耦合器信号方法更准确地查看真实信号,简化了元器件级和系统级
测试
设置,缩短了
测试
时间,满足了
汽车
整个生命周期的
测试
需要。
如需进一步了解怎样使用PAM3分析工具及泰克
测试
解决方案分隔信号,进行
汽车
以太网信号完整性分析,敬请访问:www.tek.com/automotive/automotive-ethernet。
关键词:
泰克
测试测量
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