02_如何提高光收发模块的生产测试效率

86100D光示波器新应用：如何提高光收发器模块测试的效率并降低成本付军高级应用工程师安捷伦科技电子测量仪器部020—38113925降低光收发模块测试成本的不同方法安捷伦DCA的目标：每年降低20%测试成本！提高测试效率，节省测试成本的新功能•86100C/D新的显示模式，支持在发射机调试过程中准确消光比等眼图测试参数，而不需要清除显示(Clear).FastEyeTuning•新标准都提出眼图模板冲击概率模板富裕度测试要求•更好的重复性和更快的速度HitRatiobasedEyeMasktest•在自动测试，如果告诉86100C/D测试信号数据速率，可以降低“autoscale”时间一半Fasterautoscale•100%眼图的捕获效率•眼图的测试时间缩短30%－40%Rapideyeacquisition上述功能通过软件升级后获得！！！如何实现眼图的快速刷新激活EyeTuning编程控制指令::DISPlay:ETUNingON|OFF:DISPlay:ETUNing?设置刷新频率过去，在光模块参数调试过程中观察眼图变化，需要反复Clear,Autoscale，Clear….现在，眼图自动刷新，只需同时显示二路ER的变化提高测试效率的新手段：RapidEyeAcquisition目前绝大多数收发模块测试仪器在眼图模板测试过程中，有50%到30%的捕获数据并没有用。“RapidEye”：对捕获数据使用效率提高到100%。举例:传统的眼图测量模式安捷伦Autoscale获得1.6UI显示.62%捕获数据参与模板测试(38%没有被用,除了用于模板对准)某品牌示波器Autoscale获得2UI显示.50%捕获数据参与模板测试(实际利用率50%)举例:如果记录长度是5UI,只有20%采样点被用来进行模板测试比较及眼图分析(20%采样效率)新功能：RapidEye应用于每一个采样以显示眼图举例:4UI记录长度和典型的1.6UI显示RapidEye:重复使用数据重构1UI以外信号这个概念对任意NUI记录长度有效.(RapidEye模式允许用户选择N=1,2,4)RapidEye设置界面•在“AcquisitionSetup”窗口设置•需要预先“告知”数据速率:ACQuire:REYEON:TIMebase:BRATe9.95328e9(optional):ACQuire:REYE:INTerval2在RapidEye模式采用捕获门限•如果现在已经使用采样捕获门限，不需要改变(e.g.:ACQuire:RUNTilSAMPles,1e6)–打开或不打开RapidEye模式,DCA计算显示样本数.•如果原先采用波形捕获门限，我们需要更新测试软件(e.g.:ACQuire:RUNTilWAVeforms,500)–如果选择纪录长度为“AUTO”,不需要任何改变。DCA会自动调整纪录长度，以使得等效采样点在每次眼图扫描自动增加.–如果覆盖纪录长度,我们需要调节波形门限60%，以便获得对等效的测试.•比如，如果我们使用500波形门限，我们现在只需要设置成300•这是因为40%的捕获样本可以重复利用（针对1.6UI眼图显示）.RapidEye软件选件•对86100CDCA-J，需要软件选件500,“RapidEyeThroughputAccelerator”•对86100DDCA-X，RapidEye是免费的总结:RapidEyeAcquisition获得100%采样数据使用效率的方法•对于需要通道Skew调整的多通道并行器件测试，该模式可以提到测试吞吐率达到50%相对于典型测试，该方法可以获得40%测试速度提高对86100D(标准)和86100C主机(选件)都支持这种模式实测对比100waveforms,35%margin1000waveform,15%margin关闭rapideye4.5s37s打开rapideye3s23s对同样DUT的实测结果表明，Rapideye可节省40%左右的测试时间快速的Autoscale降低测试成本•单通道测试从2.5s降低到1.2s(提供数据速率),进而到0.55s(86100D和RapidEye模式)速度•2通道测试从3s降低到1.7s(已知数据速率),进而到0.65s(86100D和RapidEye模式)多通道测试(需要Skew调整)多通道测试AutoscaleAutoscale现在可以调节各通道skew,以对准所有眼图时滞(Skew)数值自动优化调整(=0.5UI).这可以在传统捕获模式获得最大测试吞吐率.如果选择RapidEye模式,使用Skew对测试吞吐率没有影响.Autoscale时间节省的说明86100D标准Autoscale(:AUToscale)已知速率Autoscale(:AUToscale9.953e9)Autoscale@RapidEye(:AUToscale)A.10.60Singlechannel1.6seconds0.7seconds0.55secondsA.10.60Twochannels2.3seconds0.95seconds0.65seconds86100C标准Autoscale(:AUToscale)已知速率Autoscale(:AUToscale9.953e9)Autoscale@RapidEye(:AUToscale)A.10.60SingleChannel2.2seconds1.2seconds1.15secondsA.10.602.75seconds1.60seconds1.4seconds眼图模板测试的二大问题：效率和精度•随着更多的捕获样本累计,眼图富裕度会不断降低传统眼图模板•通常5e-5概率需要100,000采样或更多样本以获得更好的精度;•眼图模板富裕度~常量(和采样样本大小无关)新标准：眼图冲击概率模板（借鉴BER概念）模板测试的累计时间冲击概率模板测试可以通过精度/重复性和测试时间(样本数)的折中来提升效率对于0.9M采样点模板富裕度结果是40.2%+/-0.6%.如果测试精度降低，是否可以以更少的采样点确定模板富裕度？测试效率和精度/重复性的折衷10x速度的提高情况下，基本获得相同的测试结果。随着更多的捕获数据累积，模板富裕度不确定度进一步提高。我们可以选择期望的精度，在达到这个精度的情况下停止采样。综合上述新特点:超快的眼图模板测试一次眼图模板测试可以在1.5到3秒内完成（包括Autoscale）•快速Autoscale(0.5s)Autoscale•眼图模板富裕度推算(可以在低到40k到80k样本情况下获得准确/高重复性的结果)Smartestimation•100%采样样本使用效率Efficient为什么眼图有不同的形状?相同发射机具有不同的眼图.左边的眼图具有更好的模板富裕度.右边眼图有非理想的轨迹.•为什么2个眼图不一样?•哪一个结果是显示真实的性能?光眼图测试需要是符合标准要求频响的‘参考接收机’在生产测试,参考接收机频响需要严格遵循规范标准要求(4th贝塞尔汤姆逊滤波器，-3dB带宽=75%x数据速率)根据实际制造能力，规范标准允许参考接收机频响有一定的容差（偏离理想频响）很小的频响偏离在时域上的反映如果知道频响不完美,我们可以修正它么?Page24+=建立理想的频率响应1.我们需要精确测试每个硬件模块的频响-通过特殊的IRC选件：ImpulseResponseCalibration:2.新的用户界面（86100DGUI或N1010A软件for86100C）允许调用校准信息以修正通道频响。Page2500.20.40.60.81-3-2-10123TimeDelay(ps)Intensity(a.u.)1ps!A:86105CSIRC关闭B:86105CSIRC打开提高了上升和下降时间,零电平上的ISI没有被放大。SIRC提高光滤波器的理想频响特性A:86105CSIRC关闭B:86105CSIRC打开C:86105DSIRC关闭D:86105DSIRC打开86105c9.95Gfilter86105c6.25GSIRCfilter利用SIRC灵活创建新的光滤波器86105cunfilter86105c14.025GSIRCfilter利用SIRC拉长光滤波器带宽SIRC帮助解决多模探测器带宽问题•多模器件测试需要大光敏面光电探测器；•但大光敏面探测器的寄生参数限制了更高的带宽•86105D支持单多模，标配的光带宽20GHz下一代高带宽多模发射机（28Gb/s）一致性测试非常困难。放大硬件的高频响应以获得更高的探测带宽•SIRC允许带宽扩展以建立针对下一代25和28Gb/s速率多模参考接收机。对信号波形滚降区域进行实时增益补偿以扩展硬件带宽。同时需要避免对噪声的过渡放大(通过转换获得整体增益)20GHz30GHz+=IRC支持获得更高的100GHz带宽测试下一代单模发射机高带宽光电探测器非常昂贵和困难SIRC允许对86116C参考接收机的带宽扩展（~70GHz扩展到~100GHz(dBo)）•25和28Gb/s(单模)以太网,39和43Gb/sSONET/SDH,41.25Gb/s以太网新速率SIRC使得86116C通道支持非常宽的参考接收机速率SIRC是否对信号噪声有影响?当修正现有滤波器频响,没有引入噪声代价–DSP修正功能的应用(将实际滤波器响应修正成理想响应)只会在滤波器全频率响应范围施加+/-1dB的补偿修正–Noise会被放大或衰减相同的数量(可以被忽略)A:86105CSIRC关闭B:86105CSIRC打开是否SIRC会产生更多的噪声?当扩展通道的带宽:–噪声通常会随着参考接收机带宽的增加而增加–打开SIRC以扩展带宽产生的噪声同样也会随着带宽扩展数量变化–例如:扩展86105D带宽以获得27.8Gb/s参考接收机•86105D噪声从18uW增加到29uW•如果我们所作的仅仅是带宽的增加，噪声应该增加到26uW,但是通过SIRC，噪声只是略有增多到29uW–举例:增加86116C-025带宽50%到60GHz(dBe)•86116C-025噪声增加从42uW到75uW•如果我们仅仅是增加带宽，噪声应该理论上增加到63uW，但SIRC功能略有增高到75uW底线:SIRC噪声代价是存在，但是非常小，只有当扩展带宽达到极限才会有感觉。SIRC对抖动和噪声的影响（实测）SIRC是否会提高模板富裕度?可能是,也可能不是!对于86105D,模板富裕度的改变会非常小（原因是硬件滤波器频响非常接近理想频响），对于86105D,SIRC只是为了扩展带宽；在前面的例子中,86105C模板富裕度从44提高到53%（打开SIRC）,而对于86105D基本上没变化(47到49%)Page36Group/PresentationTitleAgilentRestricted27November2011针对消费电子光接口测试应用LightpeakThunderbolt安捷伦开发了1st80um参考接收机SRIC信号处理带宽扩展到7.5GHz(绿色)硬件带宽5.5GHz(黄色)，原始数据我们仍然继续开发80um更高带宽参考接收机。SIRC脉冲响应修正可以提高测试精度如果获得了光测试通道的脉冲响应，我们可以对任何不理想的频响进行修正，以获得理想的参考接收机。通过SIRC可以获得更准确的消光比测试和眼图模板富裕度测试。典型的86100DDCA-X配置(针对光测试应用)DCA主机•86100DDCA-X主机，运行FlexDCA软件界面•86100D-ETR增强时基选件(SIRC要求主机有此选建)•工作在码型锁定模式DCA模块(选择option–IRC,只针对光通道,可以订购或升级该选件)•86105C光电模块•86105D光电模块•86115D多通道光模块•86116C光电模块•备注：针对86105CSIRC只提供8Gb/sSIRC的几个注意事项•必须在FLEX界面下操作•必须使用PatternLock(需要重复的码型和1