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Les performances en mode commun des récepteurs numériques à haut débit revêtent une grande importance dans les applications mobiles ou soumises à des interférences mobiles. En effet, les récepteurs utilisés dans ces applications sont souvent exposés à d’importantes perturbations de tension dues aux rebonds de masse, aux interférences sans fil et à la diaphonie. Il est donc indispensable de tester leur tolérance au bruit en mode commun. Dans cette note d’information « Technical Insights », nous abordons le sujet des tests de réjection en mode commun pour la spécificationD-PHYSM de la MIPI Alliance®. Pour cette spécification en particulier, l’exigence relative aux tests de réjection en mode commun représente un double défi, car le bruit en mode commun ne doit être appliqué que pendant la partie haute vitesse (HS) d’une transmission de données, et non pendant la partie basse puissance (LP).
Comme nous allons le montrer, les méthodes traditionnelles utilisées pour tester la réjection des interférences en mode commun pour le D-PHY sont à la fois extrêmement fastidieuses et tout simplement incapables d’assurer la couverture nécessaire. En revanche, le générateur MIPI D-PHY SV5C-DPTX transforme ce test en un véritable jeu d’enfant !
Les exigences en matière de tests
Dans la dernière spécification CTS du D-PHY, deux exigences sont définies concernant l’injection de bruit en mode commun dans un récepteur D-PHY. La première consiste à injecter une interférence sinusoïdale en mode commun, dont la fréquence est comprise entre 50 MHz et 450 MHz, par-dessus une transmission D-PHY. Ce phénomène est désigné par le termeDVCMRX(LF) dans la spécification MIPI, comme l’illustre la figure 1.
Figure 1: Spécification MIPI relative à l’essai d’interférence en mode commun.
La deuxième exigence consiste à injecter une interférence sinusoïdale dont la fréquence est nettement supérieure à 450 MHz (jusqu’à 1,33 GHz). C’est ce que l’on appellele test DVCMRX(HF). La difficulté avec ces deux tests réside dans le fait que le mode basse puissance (LP) de la transmission D-PHY doit rester inchangé. Cela signifie que l’injection de bruit doit être activée et désactivée de manière dynamique, selon des contraintes de synchronisation extrêmement strictes, de l’ordre de la nanoseconde. Une autre difficulté réside dans le fait qu’il est très difficile de combiner physiquement des sources d’interférences externes à une transmission numérique à faible amplitude de tension, en particulier à des débits de données élevés.
Solutions héritées
La méthode la plus courante pour tenter de satisfaire à l’exigence de test susmentionnée consiste à utiliser un générateur de données MIPI et un générateur d’ondes sinusoïdales externe, puis à combiner leurs signaux de sortie. Ceci est illustré à la figure 2.
Figure 2: Configuration traditionnelle permettant d’injecter du bruit en mode commun dans un signal de test numérique à haute vitesse.
Le combineur de signaux est généralement un composant de laboratoire tel que celui illustré à la figure 3. Comme vous pouvez le constater, il s’agit d’un composant coaxial muni de connecteurs, ce qui représente déjà un défi. Imaginez devoir installer un tel composant sur chacune des quatre voies de données et sur la voie d’horloge d’une liaison D-PHY ! Cela nécessite 10 composants de ce type et 30 câbles SMA.
Figure 3: Exemple de composant de combinaison de signaux utilisé dans les laboratoires de validation à haut débit.
AWG compatible avec les protocoles
Le générateur MIPI SV5C-DPTX élimine toutes les contraintes susmentionnées, car il intègre un générateur de formes d’onde arbitraires (AWG) sensible au protocole. Cela signifie qu’il peut créer des données de test numériques à haute vitesse, à l’instar d’un générateur de données MIPI, tout en activant simultanément des sources d’interférences arbitraires – le tout contrôlé par logiciel. En ce qui concerne la configuration matérielle, la figure 4 illustre comment le SV5C-DPTX peut être utilisé pour réaliser les tests décrits dans le présent document. Comme on peut le constater, aucun composant externe n’est nécessaire entre le générateur et le dispositif testé.
Figure 4: La configuration du SV5C-DPTX ne nécessite aucun composant externe.
Toutes les commandes relatives aux sources d’interférences en mode commun sont accessibles via le logiciel. Par exemple, la figure 5 présente une classe de composant « CommonModeNoise » qui permet à l’utilisateur de définir des paramètres tels que le type et la fréquence du bruit.
Figure 5: Interface de programmation d’application (API) présentant les paramètres d’injection de bruit en mode commun.
Ce qui est particulièrement intéressant, c’est que chaque fil d’un bus MIPI dispose de sa propre source d’interférence entièrement programmable. Ainsi, si vous testez un récepteur D-PHY à quatre voies, cela équivaut à 10 sources de signaux distinctes et hautement performantes, toutes intégrées au sein du SV5C-DPTX ! La figure 6 illustre comment chaque ligne peut être associée à une source d’interférence.
Figure 6: Chaque branche de chaque voie différentielle dispose de son propre générateur de formes d’onde.
Les deux figures suivantes illustrent comment le bruit en mode commun se manifeste lors d’une transmission de données MIPI D-PHY à haut débit. Sur la figure 7, on constate que la première phase de la forme d’onde (la phase LP) est propre, puis qu’une forme d’onde sinusoïdale apparaît exactement au moment où le signal MIPI passe de l’état LP00 à l’état HS-Zero. Remarquez que les données numériques conservent leurs fronts nets. La figure 8 présente un agrandissement de la forme d’onde des données numériques. L’intégrité du signal sur les fronts à haute vitesse est garantie, quel que soit le bruit appliqué. Il s’agit là d’une performance véritablement exceptionnelle !
Enfin, la figure 9 présente une courbe d’oscilloscope persistante qui illustre l’effet du bruit sur le signal à haute vitesse. Cette figure a pour but de montrer une nouvelle fois comment l’intégrité du signal des données à haute vitesse est préservée.
Figure 7: Illustration du contrôle du générateur de formes d’onde tenant compte du protocole.
Figure 8: Les données numériques conservent des flancs nets même en présence d’un bruit additif en mode commun.
Figure 9: Affichage continu sur oscilloscope illustrant l’effet du bruit en mode commun sur les données numériques transmises.
Conclusion
Dans cette note « Technical Insights », nous avons décrit les exigences relatives aux tests d’interférences en mode commun pour les applications de récepteurs MIPI D-PHY. Nous avons montré à quel point les environnements de test traditionnels peuvent s’avérer inefficaces, puis nous avons illustré comment le SV5C-DPTX facilite considérablement la réalisation de ces tests. Le SV5C-DPTX intègre un générateur d’ondes arbitraires (AWG) sensible au protocole qui lui permet de commuter dynamiquement les sources d’interférences avec une très grande précision. Il intègre également une source de bruit indépendante pour chaque fil de ses canaux de sortie, offrant ainsi une couverture de test sans précédent pour cet essai particulièrement complexe.
