PHABRIXDavid Bleakley, Senior Design Engineer, neemt de SDI-STRESS optie voor de Qx, QxL en QxP onder de loep. PHABRIX

1. Voor wie is SDI-STRESS ontworpen?
Onze geavanceerde SDI-STRESS optie is beschikbaar voor stresstests en R&D-evaluaties van SDI-interfaces en -kabels tot 12G. Deze optie wordt voornamelijk gebruikt door R&D-, productie- en productontwikkelingstechnici.

2. Waarom is de optie SDI-STRESS nodig?
Om producten te helpen testen tijdens de ontwerp- en prototypefase en om te zien hoe robuust hun nieuwe SDI I/O-ontwerp is. Het wordt ook gebruikt om nieuwe kabelinstallaties te valideren en aan stresstests te onderwerpen.

3. Hoe gebruiken ingenieurs de SDI-STRESS toolset?
Bij het ontwerpen van SDI-producten moeten ontwerptechnici ervoor zorgen dat hun ontwerp voldoet aan de SDI-conformiteitsspecificaties van SMPTE (zie afbeelding 1 hieronder). De SDI-STRESS tool maakt het ontvangen signaal moeilijker te verwerken door het signaal te manipuleren via pathologische testpatronen, de jitter te verhogen en de amplitude of zwenksnelheid aan te passen. Vervolgens voegt het meethulpmiddelen toe om het oogpatroon te controleren of pathologische condities te detecteren.

3.1. De vorm van het verzonden SDI-signaal optimaliseren
SMPTE specificeert dat de analysator over een kabel van 1 meter vanaf de bron een signaal van 800mV moet ontvangen. Het oogdiagram toont de vorm van het uitgezonden signaal bij de ontvanger. Naast de juiste amplitude moet de vorm van het uitgezonden signaal de juiste stijg- en daaltijden (slew rate) hebben met minimale overshoot of undershoot, met weinig ruis en een open Eye.

De optie SDI-STRESS voegt een 'Amplitudevenster' toe aan het Eye-instrument. Hiermee kan de gebruiker gemiddelde of standaard amplitudehistogrammen bekijken binnen specifieke regio's van het Eye-diagram. Hiermee kan een ontwerper de vorm van verschillende gebieden van het zendsignaal optimaliseren. Dit wordt gedaan door de PCB-lay-out en de waarde van de output passives aan te passen.

3.2. Variatie in testsignaalamplitude op SDI-ontvangerpaden
De SMPTE specificatie voegt ook toe dat een ontvanger 800mV moet aankunnen met een marge van +/- 10%.

Met de optie SDI-STRESS kan de gebruiker een ontvanger testen met een signaalamplitude van meer dan +/- 10%, zodat ontwikkelaars kunnen zien hoe robuust hun ontwerp is. Dit kan dan worden gecombineerd met lange kabellengtes om de maximale kabellengte te bepalen die de ontvangerapparatuur aankan.

Wat gebeurt er als het ontvangende signaal iets buiten de SMPTE specificaties valt? Degradeert je product netjes of valt het van een klif af? Als het van de rand van een klif valt, hoe dicht sta je dan bij de rand van de klif?

Daarom moet je deze voorwaarden meten.

SDI-STRESS kan de verzonden amplitude aanpassen tot meer dan +/-13%, zodat ontwikkelaars kunnen zien hoe robuust hun ontwerp is.

3.3. Zwenksnelheid testsignaal op SDI-ontvangerpaden
Met de optie SDI-STRESS kan de gebruiker de zwenksnelheid instellen op een 12G stijg- en daaltijd of een HD stijg- en daaltijd. Hierdoor kan een gebruiker het effect testen van een signaal met de verkeerde slew rate voor die SMPTE-standaard.

3.4. Testsignaaljitter op SDI-ontvangerpaden
Er kan tot 128UI Jitter (gesimuleerde sinusoïdale variatie in de timing van een signaal ten opzichte van de nominale waarde) worden toegevoegd aan het testsignaal. Hierdoor kan het circuit van de ontvanger worden belast tot voorbij de SMPTE-limieten om te zien wanneer het product begint te falen.

3.5. Test of de SDI-ontvanger een lock kan behouden tijdens pathologische omstandigheden
Het Equaliser testpatroon van 19 hoge bits en 1 lage bit, of 19 lage bits en 1 hoge bit, is moeilijk voor een equalizer om correct een hoge of lage bit te bepalen vanwege de DC component.
Het PLL-testpatroon van 20 bits hoog en dan 20 bits laag heeft het minimum aantal nuldoorgangen voor een correcte klokextractie.
Deze patronen treden statistisch op na scrambling met intervallen van ongeveer één keer per frame.

De SDI-STRESS detecteert wanneer pathologische condities zijn opgetreden en pulseert een GPIO wanneer deze gedetecteerd is. Hierdoor kan de gebruiker een oscilloscoop triggeren tijdens een pathologische toestand en het effect op de equalizer of herstelde klok in detail bekijken.

4. Zijn dat alle SDI-STRESS-tests?
Nee, er zijn een aantal andere tests beschikbaar (zie Figuur 2 hieronder), waaronder PRBS-tests. PRBS staat voor Pseudo-Random Bit Sequence en wordt al jaren gebruikt in snelle seriële interfaces. Voor SDI-toepassingen wordt meestal de PRBS23-reeks gebruikt. PRBS31 is een van de aanbevolen testpatronen voor 10 Gigabit Ethernet.

Deze test geeft een bitfoutfrequentie over een bepaalde tijdsduur zodat je kan zien of een interface voldoet aan een gespecificeerde bitfoutfrequentie. Het is een vergelijkbaar concept als het controleren van lijn CRC's over een bepaalde tijd.

Wanneer deze methode gedurende een bepaalde tijd wordt uitgevoerd, kan deze worden gebruikt om geïnstalleerde kabels te testen. Een zender aan de ene kant en een ontvanger aan de andere kant.

Andere geavanceerde generatiehulpmiddelen die het Generator-instrument biedt, zijn onder andere SDI BER Mode en Driver pre-emphasis.

Met de functie SDI BER-modus kun je een aantal SDI-bitfouten invoegen, die door een ontvanger kunnen worden gecontroleerd en geanalyseerd met behulp van de CRC- en CS-foutcontrole. Dit helpt om te bepalen hoe robuust of tolerant de ingangstrap van de ontvanger is voor een fout, of de frequentie van fouten. De frequentie van de bitfout kan worden ingevoegd op de aangewezen tijdstippen die van invloed zijn op elk woord in het frame (of veld) van de SDI-stroom.

Je kunt ook de driver pre-emphasis aanpassen voor SDI Out A, om de signaalranden van het oogpatroon voor te vervormen, om te helpen bij problemen met signaalintegriteit.

5. Kun je meer vertellen over de SDI Scrambler?
De SDI-scrambler is het onderdeel van de SDI-interface dat het signaal voor verzending scrambelt. Het zorgt ervoor dat er veel nuldoorgangsgebeurtenissen zijn, ongeacht de beeldbron. De pathologische test is het slechtste geval, waarbij nuldoorgangsgebeurtenissen worden geminimaliseerd. De ontvanger moet de gegevens descramblen om er weer bruikbare gegevens van te maken.
De optie om de scrambler uit te schakelen is voorzien om video TRS te kunnen vergelijken met een timingreferentiesignaal zoals tri-level sync op een oscilloscoop.

Klik hier voor meer informatie over PHABRIX's SDI Stress oplossing op de Qx serie.