高速信号有哪些常用的完整性测试方法
在硬件行业中,对于信号的测试往往能直接反映出一个电子元器件的性能好坏,而对于不同速率的信号,所需要的测试标准也是不一样的。
对于低速信号,它的测试标准就会比较低,比如说测量设备的带宽要求,是否需要有源等等都会是非常低的标准,但是对于高速信号,这些条件就会变得非常苛刻,不然测试测量结果就会出现较大偏差。
其中比较重点的方向就是信号完整性测试,对于信号完整性的测试手段有很多,有从频域的,时域的角度,也有一些综合考量的。
具体的选择需要根据信号的实际情况进行判断选用,做到事半功倍的效果。
下面就来看一下有哪些高速信号完整性测试的手段。
(1)波形测试
这个是信号完整性测试最常用的手段了,通常都会使用示波器来进行相应的测量,主要测试的是波形的幅度,边沿和毛刺等等,从中可以看到幅度,边沿时间是否是满足接口电平的要求,是否存在毛刺等。
这个测试也是对于示波器有一定的性能要求的,高速信号一般带宽都比较高,所以用来测量的示波器也必须有足够高的带宽(一般是3倍以上),不然就很难得到准确的结果。
在测试过程中也有一些细节需要注意,比如测试点能直接放在被测管脚的就放在被测管脚,实在放不了才选择放在最靠近管脚的PCB走线与过孔(过远可能会产生因传输线瞬时阻抗变化而引起的信号反射)或者额外焊接一根导线出来,同时探头的地线尽量选择短地等。
(2)眼图测试
眼图测试高速差分信号中常常会用到的一个测试,比如USB,Ethernet, SATA, HDMI,光接口等等,它可以反映出被测信号的质量,噪声以及时域的抖动情况等。
对于眼图测试,所用到的测量设备就有更高的要求了,它需要带有MASK(模板)的示波器或者信号分析仪,这些设备有内置时钟提取功能,可以显示眼图,如果没有MASK的示波器,只能使用外接的时钟进行触发。
眼图测试过程中,需要控制波形的数量在一个合理的区间,因为如果数量过少可能就导致波形的抖动比较小,有可能采集不到存在的误差(时间过少错失),如果数量过多则会使得测试时间大大延长,效率不高。
所以通常的眼图测试时控制波形的数量在2000到3000个之间。
(3)抖动测试
抖动测试?下图这样吗?
当然不是的,抖动测试是对时域信号的测量,反映了信号边沿相对于它的理想位置偏离了多少,是衡量时钟性能的一个重要指标。
在测试时可以利用示波器加上软件进行处理,比如keysight(德科技)的EZJIT软件。也可以利用专门的测试设备,不过那个的价格会非常贵。
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