Решения для анализа согласованности Ethernet – 100 BASE – Tx
2026-08-03
Обзор анализа согласованности Ethernet
Анализ соответствия Ethernet - это процесс проверки соответствия качества сигнала физического уровня оборудования международным стандартам, таким как IEEE, путем стандартизации испытаний для обеспечения совместимости и надежности между различными производителями оборудования. Он охватывает ключевые индикаторные тесты, такие как амплитуда, дрожание, диаграмма глаз, потеря эха и т. Д., Является « пропуском качества» для обеспечения соответствия производительности перед листингом продукта.
Согласованность: единый стандартный тестовый сигнал, единый способ соединения, стандартный алгоритм и процесс тестирования.
Part.1 Краткая информация о CTS100
Программа CTS100 Ethernet для анализа согласованности обеспечивает стандарт 100BASE - Tx для проверки соответствия на физическом уровне. Эта схема включает в себя испытательное оборудование: цифровой осциллограф, генератор формы волны, тестовый зажим Ethernet, активный дифференциальный зонд и программное обеспечение для анализа согласованности осциллографа.
Программное обеспечение для анализа соответствия на физическом уровне CTS100 включает в себя:
Разрешение пользователям проводить отдельные или более тестов;
высокооптимизированный интуитивный пользовательский интерфейс, визуализированный пользователем осциллограф и проверенный процесс подключения, быстрая настройка тестирования, проверка электрических характеристик;
полностью автоматизированный процесс тестирования осциллографов с автоматической настройкой программного обеспечения осциллографа для каждого испытательного проекта;
подробные отчеты об испытаниях с информацией о результатах, прохождении / неудачах, запасах испытаний и изображениях формы волны;
Настройка тестовых параметров и маршрутов, отладка и представление;
Разрешается проведение нескольких раундов испытаний для проверки результатов анализа.
Тесты Ethernet на согласованность сталкиваются с некоторыми уникальными проблемами измерения:
Стандарт 100BASE - TX предусматривает 18 тестов на каждый порт, а также CMRR и другие тесты;
Большое количество отдельных тестов, тестов на согласованность требуют длительного времени настройки и измерения, что затрудняет получение повторяемых измерений.
CTS100 Автоматический тест на соответствие физическому уровню Ethernet
При использовании CTS100 для автоматизированного анализа соответствия физического слоя Ethernet требуется осциллограф с минимальной пропускной способностью 1 ГГц, который тестируется с активным дифференциальным зондом 1,5 ГГц. Выполнение всех тестов вручную занимает много времени, и программное обеспечение CTS100 Ethernet для анализа согласованности обеспечивает автоматизированное выполнение всех тестов с меньшим вмешательством пользователей.
Это программное обеспечение позволяет выбрать полный тест или выбрать любой индикаторный тест электрического интерфейса, пользователь настраивает тестовый проект в соответствии с пошаговым процессом, программное обеспечение автоматически устанавливает осциллограф, автоматически завершает тест, графически направляет пользователя для выполнения переключения зажима или зонда (между зажимом, прибором и измеренным устройством должна быть правильная проводка, зонд и соединение) для получения точных результатов теста. После завершения теста он может генерировать полный отчет об испытании с временными отметками, который включает в себя результаты прохождения / неудачи каждого теста, скриншоты формы теста и тестовые таблицы.
Part.2 100BASE - Tx Настройка схемы тестирования соответствия
Осциллографы
Серия осциллографов с высокой полосой пропускания, диапазон полосы пропускания: 1 ГГц–13 ГГц, максимальная частота дискретизации 40 ГСа/с. Например, 12-разрядный АЦП серии MSO8000HD/HDP обеспечивает максимально точные измерения при тестировании на соответствие стандартам, а также отличается превосходной целостностью сигнала, такой как уровень собственного шума ниже 800 мкВ при вертикальном делении 50 мВ/дел, ENOB более 7 бит при полной полосе пропускания и низкий собственный джиттер (150 фс RMS), что эффективно гарантирует достоверность и надёжность данных анализа соответствия.
МСО8000ХДП
8 ГГц / CH
20GSa/с/CH
МСО8000HD
8 ГГц
20GSa/с
Активные дифференциальные пробники
Ассоциация требует использования пробников с полосой пропускания ≥1,5 ГГц для проведения тестов на соответствие стандартам, чтобы гарантировать правильность результатов тестирования. Наша компания разработала собственные активные дифференциальные пробники UT-PD4000, UT-PD2500 и UT-PD1500 для поддержки тестирования на соответствие стандартам Ethernet. Из них UT-PD4000 имеет полосу пропускания 4 ГГц, UT-PD2500 — 2,5 ГГц, а UT-PD1500 — 1,5 ГГц; все они обеспечивают эффективное подключение к тестируемому устройству (DUT) и отличаются высоким соотношением цены и качества.
Испытательное приспособление
Зажим UT - GBE - FT представляет собой тестовое приспособление для анализа согласованности Ethernet, представленное в сочетании с CTS - ENET - 100, которое поддерживает тестирование согласованности 100 / 1000BASE - T, с разделением зажимов на несколько областей, каждая из которых имеет различные функции, удобный доступ к сигналу и обеспечивает несколько точек тестирования сигнала, которые могут точно удалять помеховые сигналы.
Part.3 100BASE - Tx и модель физического слоя
В настоящее время Ethernet является наиболее широко используемой компьютерной сетью. До 2008 года 10 Мбит / с Ethernet, например (10 Base - T), в какой - то степени удовлетворяли потребности сети в то время, вспомните, использовали ли вы в то время широкополосную скорость ниже 10 М, а затем появилась 100 Мбит / с Ethernet (быстрый Ethernet), которая была спроектирована для обеспечения скорости передачи 100 Мбит / с на существующей двухпроводной системе, что в 10 раз больше, чем раньше. 100BASE - Tx - это спецификация физического уровня в стандарте быстрого Ethernet.
Существуют различные правила именования Ethernet, в этой статье обсуждается 100BASE - Tx
В 100BASE - Tx в качестве передающей среды используются две пары из пяти типов незащищенных двойных скрученных проводов (UTP) и один класс экранированных двойных скрученных проводов (STP). Одна пара используется для передачи данных, а другая - для получения данных, обеспечивая эффективную передачу данных в 100 Мбит / с с использованием передовых технологий кодирования и модуляции сигналов, таких как кодирование 4B / 5B и кодирование MLT - 3 (многоуровневая передача 3).
Из них 100 в 100BASE - Tx представляют скорость передачи 100 Мбит / с, BASE представляет способ передачи для базовой полосы, T представляет собой передачу с двумя скрученными проводами, а x представляет собой различную стандартную дифференциацию с одной и той же скоростью, что означает использование двух пар высококачественных двойных скрученных проводов, одной пары передачи и одной пары приема.
Соединитель RJ45 (кристаллическая головка), как интерфейс передачи данных 100BASE - Tx / 1000BASE - T, является наиболее широко используемым интерфейсом Ethernet из - за его простой проводки и низкой стоимости.
01.100BASE - Tx Модель физического уровня
Физический уровень 100Base - Tx делится на PCS (Physical Coding Sublayer, Physical Coding Sublayer), PMA (Physical Medium Attachment, Physical Medium Advanced) и PMD (Physical Medium Dependent, дочерний уровень, связанный с физическим носителем), где PCS отвечает за кодирование: PCS получает 100 Мбит / с кодовым потоком через интерфейс MII и компилирует каждые 4 бита данных в 5 бит (т.е. преобразование 4B / 5B).
Таким образом, интерфейс 100Base - Tx измеряет внешнюю скорость 125 Мбит / с, а интерфейс UI - 8 ns. PMA настраивает сигнал, используя модуляцию уровня MLT - 3 (таким образом, сигнал интерфейса 100Base - Tx имеет три уровня), и кодирование следует форме NRZ. Сигнал интерфейса 100Base - Tx генерирует скачкообразное изменение уровня каждый раз, когда « 1», и сигнал остается неизменным каждый раз, когда « 0».
Кроме того, чтобы предотвратить непрерывное « 1» неблагоприятное подавление EMI, непрерывное чрезмерное количество « 0» приводит к чрезмерному количеству компонентов постоянного тока, кодирование 100Base - Tx также добавляет интерферометрические коды (Scrambling), передаваемые данные появляются до 12 « 0».
02.MLT - 3 Способы кодирования
Код NRZ, NRZI и модуляция MLT - 3
MLT - 3, то есть Multi - Level Transmit - 3, многоуровневый код передачи, MLT - 3 немного похож на NRZI (не с нулевым обратным кодом), который характеризуется каждым скачком « 1», каждый « 0» остается неизменным и не изменяет скорость сигнала после кодирования. В отличие от NRZI - кода, MLT - 3 является биполярным кодом, с тремя уровнями: "1", "0", "- 1", значительно уменьшенным компонентом постоянного тока после кодирования, который может выполнять передачу схемы.
👉 Правила кодирования
l Если следующий вход "0", то уровень остается неизменным;
l Если следующий вход является « 1», то возникает скачкообразное изменение, и в это время, если предыдущий выход является « 1» или « 1», следующий выход является « 0», если предыдущий выход является « 0», полярность сигнала противоположна последнему не « 0».
Part.4 100BASE - Tx Обзор проекта тестирования соответствия и спецификации цитирования
Программное обеспечение для тестирования соответствия 100BASE - Tx обеспечивает следующие основные измерения, а стандарт тестирования 100BASE - Tx использует IEEE802.3 - 2018 и ANSI X3.263 - 1995.
Испытание пикового дифференциального напряжения
Тест на перегрузку
Тестирование шаблонов AOI
Проверка времени подъема / падения AOI
Тесты DCD / Jitter
Испытание на потерю эхо - сигналов (последующее увеличение)
Part.5 100BASE - Tx Тестирование соответствия деталей проекта и программы
Peak Voltage Tests (Испытание пикового дифференциального напряжения)
Согласно спецификации ассоциации, амплитуда дифференциального выходного напряжения UTP для незащищенной двойной скрутки должна быть между 950 мВ - 1050 мВ, что определяет стандартный испытательный сигнал: когда выходной сигнал преобразуется из 0В в Vout, он получает форму сигнала без преобразования уровня шириной 14 бит, которая длится 14 бит * 8ns / bit = 112ns на уровень. Как правило, измеренное устройство (DUT) излучает свободную форму волны MLT - 3, из которой вместо 14 - битной (112ns) ширины получают 12 - битные (12bit * 8ns / bit = 96ns) импульсные волны без прыжка. Испытания пикового дифференциального напряжения подразделяются на дифференциальное выходное напряжение (Pos), дифференциальное выходное напряжение (Neg) и амплитудную симметрию сигнала.
01.UTP Дифференциальное выходное напряжение (Pos)
Метод измерения дифференциального выходного напряжения UTP (Pos) состоит в том, чтобы рассчитать среднее напряжение за этот период времени, когда сигнал Vout переходит от 0V к + Vout, получая форму волны, которая простирается на 8ns назад вдоль 50% до 8ns - временного периода, предшествующего падению сигнала на 50%. Кроме того, напряжение сигнала должно соответствовать 950 мВ Vout 1050 мВ, этот тест определяется как Pass, в противном случае, как Fail.
Требования спецификации 100BASE - Tx для определения дифференциального выходного напряжения
02.UTP Дифференциальное выходное напряжение (Neg)
Метод измерения дифференциального выходного напряжения UTP (Neg) аналогичен методу измерения дифференциального выходного напряжения UTP (Pos), когда сигнал Vout переходит от 0V к - Vout, получая форму волны, которая простирается назад на 50% до 8ns во времени до того, как сигнал поднимается на 50%, чтобы рассчитать среднее напряжение за это время. Кроме того, напряжение сигнала должно соответствовать 950 мВ Vout 1050 мВ, этот тест определяется как Pass, в противном случае, как Fail.
03. Симметричность амплитуды сигнала
Абсолютные значения, полученные в результате дифференциального выходного напряжения (Pos) и дифференциального выходного напряжения (Neg), делятся на коэффициенты получения, соотношение должно соответствовать 0,98 ~ + Vout ~ / ~ Vout ~ 1,02; Этот тест определяется как Pass, в противном случае Fail.
Тесты Overshoot Tests (Перерывные тесты)
Испытание на перенапряжение должно проводиться отдельно в положительных и отрицательных импульсах, а перенапряжение должно быть меньше 5% от среднего дифференциального выходного напряжения, которое определяется как pass, в противном случае Fail.
Стандартные требования 100BASE - Tx Определение теста на перегрузку
01. Переимпульс (ширина положительного импульса)
Испытание процентной доли положительной ширины импульса, превышающей базовое напряжение (Vout) при преобразовании дифференциального выходного сигнала. Взять ту же форму волны, что и испытательная форма дифференциального выходного напряжения, вычислить Vpeak пикового напряжения в пределах 8 нм после точки на 50% формы волны Vout *, измерить стабилизированное пиковое напряжение Vout, вычисление перегрузки: (Vpeak - Vout) / Vout * 100% 5%; Если результат 5%, этот тест оценивается как Pass, в противном случае Fail.
02. Переимпульс (ширина отрицательного импульса)
Аналогично гиперимпульсу (положительная ширина импульса).
Тестирование шаблонов AOI
Модульное тестирование AOI (выходной интерфейс) используется для проверки соответствия передаваемого сигнала различным элементам промышленных стандартов, таким как дрожание, перегрузка, время подъема и падения, шум сигнала и т. Д. Этот шаблон был определен в приложении J в стандарте ANSI X3.263 и в то же время был подтвержден 5 - процентный геометрический допуск шаблона.
В этом тесте программное обеспечение должно управлять шаблоном и пытаться найти оптимальное соответствие форме волны Ethernet Eythernet, и в случае каких - либо нарушений шаблона тест определяется как Fail.
Для завершения этого теста измеренный элемент должен излучать форму волны свободного режима, закодированную с помощью MLT - 3.
Стандартные требования к шаблону 100BASE - Tx
Тест AOI на время подъема / падения
Тест AOI (выходной интерфейс) на время восхождения проверяет соответствующее время DUT в соответствии с ANSI X3.263 - 1995, пункт 9.1.6.
Время подъема: Стандартные требования времени подъема между 3ns ~ 5ns, тестируемая сторона - Pass.
Время снижения: стандартное время снижения составляет от 3ns до 5ns, а тестовая сторона - Pass.
Максимальная разница во времени подъема и падения: максимальная разница, требуемая стандартом, составляет 500 ps, а тестируемая сторона - Pass.
В этом тесте требуется та же форма волны, что и при испытании пикового выходного напряжения.
01.AOI + Vout Время восхождения
Тестирование времени повышения уровня от 0 до + Vout, стандарт определяет от 10% (Vout) до 90% (Vout) как измеренный диапазон времени подъема.
Метод расчета: измерение положительного увеличения ширины импульса вдоль 10% (Vout) t до 90% (Vout) в качестве измерения времени подъема trise, которое должно соответствовать стандарту: 3.0ns trise 5.0ns.
02.Время снижения AOI + Vout
Измеряя время снижения уровня от + Vout до 0, стандарт определяет 90% (Vout) до 10% (Vout) в качестве диапазона времени падения измерения.
Метод вычисления измеряет положительное снижение ширины импульса вдоль 90% (Vout) до 10% (Vout) в качестве измеренного времени падения tfall, который должен соответствовать стандарту: 3.0ns tfall 5.0ns.
03.AOI + Симметрия времени подъема / падения
Измерение разницы между временем подъема и временем падения + Vout должно соответствовать стандарту: разница 500 ps.
04.AOI - Время восхождения Vout
Измеряя время повышения уровня от - Vout до 0, стандарт определяет от 10% (- Vout) до 90% (- Vout) в качестве диапазона времени подъема измерения.
Метод расчета: измерение отрицательного увеличения ширины импульса вдоль 10% (- Vout) до 90% (Vout) в качестве измерения времени подъема trise, должно соответствовать стандарту: 3,0 ns trise 5.0ns.
04.AOI - Vout Время снижения
Измеряя время снижения уровня от 0 до - Vout, стандарт определяет 90% (- Vout) до 10% (- Vout) в качестве диапазона времени падения измерения.
Метод расчета: измерение отрицательного увеличения ширины импульса вдоль 90% (- Vout) до 10% (Vout) в качестве измерения времени подъема tfall, должно соответствовать стандарту: 3,0 ns tfall 5.0ns.
04.AOI - временная симметрия подъема / спада
Измерение разницы между временем подъема и временем падения Vout должно соответствовать стандарту: разница 500 ps.
05.AOI Общая временная симметрия подъема / падения
Измеряйте разницу между максимальным временем подъема / спада и минимальным временем подъема / спада в положительной и отрицательной ширине импульса. Требуется соответствие стандарту: разница между максимальным временем подъема и минимальным временем подъема < 500 ps, разница между максимальным временем падения и минимальным временем падения < 500 ps.
Тесты DCD / Jitter
1.Тест на дрожание передачи
Испытание на дрожание передачи основано на ANSI X3.263 - 1995, часть 9.1.9, часть ограничения пикового дрожания, которое в основном измеряет общую дрожь передачи, вызванную искажением отношения заполнения и дрейфом базовой линии, и требует создания распределенной гистограммы и суммирования на пересечении форм волн. Для сигнала MLT - 3, используемого в 100BASE - Tx, дрожание необходимо измерять на пересечении напряжения в верхней и нижней половине.
2.Дрожание передачи (положительная ширина пульса)
Стандарт определяет, что максимальное значение дрожания не должно превышать 1.4 ns. Для завершения этого теста измеренный элемент должен излучать форму волны в свободном режиме, закодированную MLT - 3. Для теста на дрожание передачи спецификация не требует вычисления количества краев и UI общей дрожания. В этом тесте собрано 40 000 - 100 000 форм UI, измеряется разрыв между краем положительной ширины импульса формы волны и идеальными часами, а разница между максимальным и минимальным разрывом рассчитывается как пик.
3.Дрожание передачи (отрицательная ширина пульса)
Аналогично испытанию на дрожание передачи (положительная ширина пульса), при измерении берется измерение ширины ширины отрицательной жилы.
4.Испытание на искажение пустоты
Испытание на искажение коэффициента заполнения проводилось в соответствии с предельным значением ANSI X3.263 - 1995, часть 9.1.8, которое измеряло симметричность сигнала путем измерения разницы в длительности высокого и низкого уровней и вычисляло максимальное отклонение между фактической шириной пересечения и теоретическим значением, которое требовало измерения времени, в течение которого усредненная форма волны захватывалась через напряжение Vout / 2. Диаграмма ниже
Измеренное устройство выдает форму волны MLT - 3 0101010101, выбирает форму волны этой последовательности, начинающуюся с 0V, для измерения, вычисляет соответствующие значения времени t1 - t0, t2 - t1, t3 - t2, t2 - t0, t3 - t1, t3 - t0, t3 - t0, t3 - t0 и дифференцирует эти значения со стандартным значением 16ns * n, разница должна соответствовать стандарту: 500ps, прежде чем ее можно будет определить как Pass.
Расчеты были следующими:
Значения Tx (x = 1,2,3,4,5,6) являются следующими:
T1 = t1 - t0 - 16ns
T2 = t2 - t1 - 16ns
T3 = t3 - t2 - 16ns
T4 = t2 - t0 - 32ns
T5 = t3 - t1 - 32ns
T6 = t3 - t0 - 48ns
Искажение отношения пустоты = Max (T1, T2, T3, T4, T5, T6), требующее Max (T1, T2, T3, T4, T5, T6) 500 ps.
Руководство по выбору
Программа 100BASE - Tx обеспечивает высокоавтоматизированный процесс управления тестированием, который позволяет пользователям выполнять настройки и операции с интуитивным интерфейсом UI и генерировать отчеты об испытаниях. Ниже приводится подробная информация о программе заказа.
