信號完整性的測試方法介紹

　　現在器件的工作速率越來(lái)越快，時(shí)序容限越來(lái)越小，時(shí)序問(wèn)題導致產(chǎn)品不穩定是非常常見(jiàn)的，因此時(shí)序測試是非常必要的。測試時(shí)序通常需要多通道的示波器和多個(gè)探頭，示波器的邏輯觸發(fā)或者碼型和狀態(tài)觸發(fā)功能，對于快速捕獲到需要的波形，很有幫助，不過(guò)多個(gè)探頭在實(shí)際操作中，并不容易，又要拿探頭，又要操作示波器，那個(gè)時(shí)候感覺(jué)有孫悟空的三頭六臂就方便多了。邏輯分析儀用做時(shí)序測試并不多，因為它主要作用是分析碼型，也就是分析信號線(xiàn)上跑的是什么碼，和代碼聯(lián)系在一起，可以分析是哪些指令或者數據。在對于要求不高的情況下，可以用它來(lái)測試，它相對示波器來(lái)說(shuō)，優(yōu)勢就是通道數多，但是它的劣勢是探頭連接困難，除非設計的時(shí)候就已經(jīng)考慮了連接問(wèn)題，否則飛線(xiàn)就是唯一的選擇，如果信號線(xiàn)在PCB的內層，幾乎很難做到。

　　圖3：仿真傳輸眼圖(上：電纜A，下：電纜B)。

　　6.頻譜測試

　　對于產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)前期，這種測試應用相對比較少，但是對于后期的系統測試，比如EMC測試，很多產(chǎn)品都需要測試。通過(guò)該測試發(fā)現某些頻點(diǎn)超標，然后可以使用近場(chǎng)掃描儀(其中關(guān)鍵的儀器是頻譜儀)，例如EMCSCANER，來(lái)分析板卡上面具體哪一部分的頻譜比較高，從而找出超標的根源所在。不過(guò)這些設備相對都比較昂貴，中小公司擁有的不多，因此通常情況下都是在設計時(shí)仔細做好匹配和屏蔽，避免后面測試時(shí)發(fā)現信號頻譜超標，因為后期發(fā)現了問(wèn)題，很多情況下是很難定位的。

　　7.頻域阻抗測試

　　現在很多標準接口，比如E1/T1等，為了避免有太多的能量反射，都要求比較好地匹配，另外在射頻或者微波，相互對接，對阻抗通常都有要求。這些情況下，都需要進(jìn)行頻域的阻抗測試。阻抗測試通常使用網(wǎng)絡(luò )分析儀，單端端口相對簡(jiǎn)單，對于差分輸入的端口，可以使用Balun進(jìn)行差分和單端轉換。

　　傳輸損耗測試，對于長(cháng)的PCB走線(xiàn)，或者電纜等，在傳輸距離比較遠，或者傳輸信號速率非常高的情況下，還有頻域的串擾等，都可以使用網(wǎng)絡(luò )分析儀來(lái)測試。同樣的，對于PCB差分信號或者雙絞線(xiàn)，也可是使用Balun進(jìn)行差分到單端轉換，或者使用4端口網(wǎng)絡(luò )分析來(lái)測試。多端口網(wǎng)絡(luò )分析儀的校準，使用電子校準件可以大大提高校準的效率。

　　8.誤碼測試

　　誤碼測試實(shí)際上是系統測試，利用誤碼儀，甚至是一些軟件都可做，比如可以通過(guò)兩臺電腦，使用軟件，測試連接兩臺電腦間的網(wǎng)絡(luò )誤碼情況。誤碼測試可以對數據的每一位都進(jìn)行測試，這是它的優(yōu)點(diǎn)，相比之下示波器只是部分時(shí)間進(jìn)行采樣，很多時(shí)間都在等待，因此漏過(guò)了很多細節。低誤碼率的設備的誤碼測試很耗費時(shí)間，有的測試時(shí)間是一整天，甚至是數天。

　　實(shí)際中如何選用這上述測試手段，需要根據被測試對象進(jìn)行具體分析，不同的情況需要不同的測試手段。比如有標準接口的，就可以使用眼圖測試、阻抗測試和誤碼測試等，對于普通硬件電路，可以使用波形測試、時(shí)序測試，設計中有高速信號線(xiàn)，還可以使用TDR測試。對于時(shí)鐘、高速串行信號，還可以抖動(dòng)測試等。

　　另外上面眾多的儀器，很多都可以實(shí)現多種測試，比如示波器，可以實(shí)現波形測試，時(shí)序測試，眼圖測試和抖動(dòng)測試等，網(wǎng)絡(luò )分析儀可以實(shí)現頻域阻抗測試、傳輸損耗測試等，因此靈活應用儀器也是提高測試效率，發(fā)現設計中存在問(wèn)題的關(guān)鍵。

　　圖4：實(shí)際應用測試(上：電纜A，下：電纜B)。