經驗分享|信號完整性 常用的三種測試方法

2021-01-21 電子工程專輯
經驗分享|信號完整性 常用的三種測試方法
凡億PCB 2020-08-08 158瀏覽 0評論 0點讚
信號完整性測試的手段有很多， 主要的一些手段有波形測試、眼圖測試、抖動測試 等 , 目前應用比較廣泛的信號完整性測試手段應該是波形測試,即——使用示波器測試波形幅度、邊沿和毛刺等,通過測試波形的參數,可以看出幅度、邊沿時間等是否滿足器件接口電平的要求,有沒有存在信號毛刺等。

信號完整性的測試手段主要可以分為三大類，下面對這些手段進行一些說明。

抖動測試現在越來越受到重視，因為專用的抖動測試儀器，比如TIA(時間間隔分析儀)、SIA3000，價格非常昂貴，使用得比較少。使用得最多是示波器加上軟體處理，如TEK的TDSJIT3軟體。通過軟體處理，分離出各個分量，比如RJ和DJ，以及DJ中的各個分量。對於這種測試，選擇的示波器，長存儲和高速採樣是必要條件，比如2M以上的存儲器，20GSa/s的採樣速率。不過目前抖動測試，各個公司的解決方案得到結果還有相當差異，還沒有哪個是權威或者行業標準。

首先是要求主機和探頭一起組成的帶寬要足夠。基本上測試系統的帶寬是測試信號帶寬的3倍以上就可以了。實際使用中，有一些工程師隨便找一些探頭就去測試，甚至是A公司的探頭插到B公司的示波器去，這種測試很難得到準確的結果。

波形測試是信號完整性測試中最常用的手段，一般是使用示波器進行，主要測試波形幅度、邊沿和毛刺等，通過測試波形的參數，可以看出幅度、邊沿時間等是否滿足器件接口電平的要求，有沒有存在信號毛刺等。由於示波器是極為通用的儀器，幾乎所有的硬體工程師都會使用，但並不表示大家都使用得好。波形測試也要遵循一些要求，才能夠得到準確的信號。

其次要注重細節。比如測試點通常選擇放在接收器件的管腳，如果條件限制放不到上面去的，比如BGA封裝的器件，可以放到最靠近管腳的PCB走線上或者過孔上面。距離接收器件管腳過遠，因為信號反射，可能會導致測試結果和實際信號差異比較大;探頭的地線儘量選擇短地線等。

最後，需要注意一下匹配。這個主要是針對使用同軸電纜去測試的情況，同軸直接接到示波器上去，負載通常是50歐姆，並且是直流耦合，而對於某些電路，需要直流偏置，直接將測試系統接入時會影響電路工作狀態，從而測試不到正常的波形。


眼圖測試是常用的測試手段，特別是對於有規範要求的接口，比如E1/T1、USB、10/100BASE-T，還有光接口等。這些標準接口信號的眼圖測試，主要是用帶MASK(模板)的示波器，包括通用示波器，採樣示波器或者信號分析儀，這些示波器內置的時鐘提取功能，可以顯示眼圖，對於沒有MASK的示波器，可以使用外接時鐘進行觸發。使用眼圖測試功能，需要注意測試波形的數量，特別是對於判斷接口眼圖是否符合規範時，數量過少，波形的抖動比較小，也許有一下違規的情況，比如波形進入MASK的某部部分，就可能採集不到，出現誤判為通過，數量太多，會導致整個測試時間過長，效率不高，通常情況下，測試波形數量不少於2000，在3000左右為適宜。

利用分析軟體，可以對眼圖中的違規詳細情況進行查看，比如在MASK中落入了一些採樣點，在以前是不知道哪些情況下落入的，因為所有的採樣點是累加進去的，總的效果看起來就象是長餘暉顯示。而新的儀器，利用了其長存儲的優勢，將波形採集進來後進行處理顯示，因此波形的每一個細節都可以保留，因此它可以查看波形的違規情況，比如波形是000010還是101010，這個功能可以幫助硬體工程師查找問題的根源所在。



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