信号完整性常用的三种测试方法

senlenced3 · 发表于 2021-5-12 10:56

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信号完整性测试的手段有很多，主要的一些手段有波形测试、眼图测试、抖动测试等,目前应用比较广泛的信号完整性测试手段应该是波形测试,即——使用示波器测试波形幅度、边沿和毛刺等,通过测试波形的参数,可以看出幅度、边沿时间等是否满足器件接口电平的要求,有没有存在信号毛刺等。

　　信号完整性的测试手段主要可以分为三大类，下面对这些手段进行一些说明。

　　抖动测试

　　抖动测试现在越来越受到重视，因为专用的抖动测试仪器，比如 TIA(时间间隔分析仪)、SIA3000，价格非常昂贵，使用得比较少。使用得多是示波器加上软件处理，如 TEK 的 TDSJIT3 软件。通过软件处理，分离出各个分量，比如 RJ 和 DJ，以及 DJ 中的各个分量。对于这种测试，选择的示波器，长存储和高速采样是必要条件，比如 2M 以上的存储器，20GSa/s 的采样速率。不过目前抖动测试，各个公司的解决方案得到结果还有相当差异，还没有哪个是权威或者行业标准。

　　波形测试

　　首先是要求主机和探头一起组成的带宽要足够。基本上测试系统的带宽是测试信号带宽的 3 倍以上就可以了。实际使用中，有一些工程师随便找一些探头就去测试，甚至是 A 公司的探头插到 B 公司的示波器去，这种测试很难得到准确的结果。

　　波形测试是信号完整性测试中常用的手段，一般是使用示波器进行，主要测试波形幅度、边沿和毛刺等，通过测试波形的参数，可以看出幅度、边沿时间等是否满足器件接口电平的要求，有没有存在信号毛刺等。由于示波器是极为通用的仪器，几乎所有的硬件工程师都会使用，但并不表示大家都使用得好。波形测试也要遵循一些要求，才能够得到准确的信号。

　　其次要注重细节。比如测试点通常选择放在接收器件的管脚，如果条件限制放不到上面去的，比如 BGA 封装的器件，可以放到靠近管脚的 PCB 走线上或者过孔上面。距离接收器件管脚过远，因为信号反射，可能会导致测试结果和实际信号差异比较大;探头的地线尽量选择短地线等。

　　，需要注意一下匹配。这个主要是针对使用同轴电缆去测试的情况，同轴直接接到示波器上去，负载通常是 50 欧姆，并且是直流耦合，而对于某些电路，需要直流偏置，直接将测试系统接入时会影响电路工作状态，从而测试不到正常的波形。

　　眼图测试

　　眼图测试是常用的测试手段，特别是对于有规范要求的接口，比如 E1/T1、USB、10/100BASE-T，还有光接口等。这些标准接口信号的眼图测试，主要是用带 MASK(模板)的示波器，包括通用示波器，采样示波器或者信号分析仪，这些示波器内置的时钟提取功能，可以显示眼图，对于没有 MASK 的示波器，可以使用外接时钟进行触发。使用眼图测试功能，需要注意测试波形的数量，特别是对于判断接口眼图是否符合规范时，数量过少，波形的抖动比较小，也许有一下违规的情况，比如波形进入 MASK 的某部部分，就可能采集不到，出现误判为通过，数量太多，会导致整个测试时间过长，效率不高，通常情况下，测试波形数量不少于 2000，在 3000 左右为适宜。

　　利用分析软件，可以对眼图中的违规详细情况进行查看，比如在 MASK 中落入了一些采样点，在以前是不知道哪些情况下落入的，因为所有的采样点是累加进去的，总的效果看起来就象是长余晖显示。而新的仪器，利用了其长存储的优势，将波形采集进来后进行处理显示，因此波形的每一个细节都可以保留，因此它可以查看波形的违规情况，比如波形是 000010 还是 101010，这个功能可以帮助硬件工程师查找问题的根源所在。