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(shù),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
抖動測試現(xiàn)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件處理,如TEK的TDSJIT3軟件。通過軟件處理,分離出各個分量,比如RJ和DJ,以及DJ中的各個分量。對于這種測試,選擇的示波器,長存儲和高速采樣是必要條件,比如2M以上的存儲器,20GSa/s的采樣速率。不過目前抖動測試,各個公司的解決方案得到結(jié)果還有相當差異,還沒有哪個是權(quán)威或者行業(yè)標準。
波形測試
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(tǒng)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(jié)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(shù),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。由于示波器是極為通用的儀器,幾乎所有的硬件工程師都會使用,但并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(jié)。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(jié)果和實際信號差異比較大;探頭的地線盡量選擇短地線等。
最后,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,并且是直流耦合,而對于某些電路,需要直流偏置,直接將測試系統(tǒng)接入時會影響電路工作狀態(tài),從而測試不到正常的波形。
眼圖測試
眼圖測試是常用的測試手段,特別是對于有規(guī)范要求的接口,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,采樣示波器或者信號分析儀,這些示波器內(nèi)置的時鐘提取功能,可以顯示眼圖,對于沒有MASK的示波器,可以使用外接時鐘進行觸發(fā)。使用眼圖測試功能,需要注意測試波形的數(shù)量,特別是對于判斷接口眼圖是否符合規(guī)范時,數(shù)量過少,波形的抖動比較小,也許有一下違規(guī)的情況,比如波形進入MASK的某部部分,就可能采集不到,出現(xiàn)誤判為通過,數(shù)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(shù)量不少于2000,在3000左右為適宜。
利用分析軟件,可以對眼圖中的違規(guī)詳細情況進行查看,比如在MASK中落入了一些采樣點,在以前是不知道哪些情況下落入的,因為所有的采樣點是累加進去的,總的效果看起來就象是長余暉顯示。而新的儀器,利用了其長存儲的優(yōu)勢,將波形采集進來后進行處理顯示,因此波形的每一個細節(jié)都可以保留,因此它可以查看波形的違規(guī)情況,比如波形是000010還是101010,這個功能可以幫助硬件工程師查找問題的根源所在。
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