本文重點(diǎn)

信號完整性測試需要從測試電路板和原型獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并加以分析。

在理想的工作流程中，還會仿真信號完整性指標(biāo)，并將其與實(shí)際測量值進(jìn)行比較。

信號完整性測試只能檢查特定的結(jié)構(gòu)，通常需要在測試前設(shè)計(jì)和仿真測試電路板。

為確?？煽啃圆⒎闲袠I(yè)標(biāo)準(zhǔn)，高速 PCB 和高頻 PCB 必須經(jīng)過一系列測試。其中許多測試都是由層壓板供應(yīng)商或 PCB 制造商執(zhí)行，這有助于確保符合安全和環(huán)境法規(guī)以及基本電氣要求。另外還需要考慮 EMC 測試，對于準(zhǔn)備大批量生產(chǎn)并投放到市場的設(shè)計(jì)而言更是如此。

在保障性能方面，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)的一個(gè)領(lǐng)域是信號完整性。當(dāng)設(shè)計(jì)人員制作具有高速通道的原型時(shí)，可能需要執(zhí)行基本的信號完整性測試程序，以確保產(chǎn)品能夠按預(yù)期運(yùn)行。成功完成測試需要使用正確的儀器，還要將數(shù)據(jù)與仿真結(jié)果進(jìn)行比較，以全面評估產(chǎn)品性能。

信號完整性測試中需要檢查哪些內(nèi)容

在信號完整性測試中，我們檢查的一些基本事項(xiàng)對于系統(tǒng)的性能而言至關(guān)重要，并且涉及到直接檢查電路板中的信號行為：

傳輸線和電路阻抗，這通常必須在具有已知 S 參數(shù)的附加裝置的測試電路板上完成。

信道損耗、抖動和失真，可以使用原型或測試電路板中的測試夾具直接進(jìn)行信號測量。

來自高速通道的 EMI，這可能表明電路中存在其他問題，或者高速通道中的阻抗匹配存在問題。

信道之間的串?dāng)_，只有在具有多條并行線路的測試電路板上才能有效測量。

信號完整性測試并不是始終依賴于直接測量信號。在某些情況下，尤其是在組裝的原型中，我們無法直接執(zhí)行測量并獲得準(zhǔn)確的信號測量值。相反，我們可能必須使用原型電路板來測量其他方面，或者設(shè)計(jì)一個(gè)包含可用于特定測量的夾具的測試電路板。

重要測試設(shè)備

以下展示的是市場上一些最常見的信號完整性測試設(shè)備。

矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀

?它用于網(wǎng)絡(luò)參數(shù)測量，尤其適用于極高頻率的 S 參數(shù)。在信號完整性測試中，它通常使用 DUT 或擬議信道設(shè)計(jì)進(jìn)行 2 端口或 N 端口 S 參數(shù)測量，目的是提取信道中傳輸線部分/DUT 的 S 參數(shù)。然后可以在簽核之前將傳輸線或 DUT 的 S 參數(shù)與仿真結(jié)果或信號標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較。

矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀

示波器

這是將信號測量值重建到時(shí)間域的主要工具，允許直接測量振鈴、碼間干擾（ISI）、抖動和差分偏差等。一些示波器可以配置為高速信道的誤碼率測試儀。

使用示波器進(jìn)行眼圖中的誤碼率測試

時(shí)域反射計(jì)

該工具用于檢測光纖電纜中的斷裂、裂縫或低質(zhì)量保險(xiǎn)絲，也可用于測量傳輸線或波導(dǎo)的阻抗和衰減。在這種測量中，會將脈沖發(fā)送到測試線路的輸入端，并且可以測量沿線路產(chǎn)生的任何反射，之后在時(shí)域中的圖表中顯示。通過將反射脈沖中的峰值信號功率與輸入進(jìn)行比較，還可以測量輸入和反射之間的衰減。

時(shí)域反射計(jì)

近場探針

這個(gè)簡單的設(shè)備用于測量電路或一組器件發(fā)出的近場 EMI。該設(shè)備非常適合追蹤可能因信號完整性或電源完整性問題而產(chǎn)生的 EMI 問題。此類示例包括布線期間接地不良（例如，在換層的時(shí)候），這會產(chǎn)生輻射 EMI 或激發(fā)高頻腔體模式的電源總線噪聲。這些探針通常應(yīng)具有較高的衰減比（10:1），這樣就可以用示波器或頻譜分析儀正確解析輻射信號。

用于測量輻射 EMI 的近場探針

在信號完整性測試之前運(yùn)行仿真

在從測試電路板或原型收集測量結(jié)果之前，應(yīng)該使用仿真來提取重要的電氣參數(shù)和性能數(shù)據(jù)。這有助于在收集測量結(jié)果之前為設(shè)計(jì)生成基準(zhǔn)，并在制作原型之前發(fā)現(xiàn)簡單的設(shè)計(jì)問題。以下總結(jié)了設(shè)計(jì)中需要仿真的一些要點(diǎn)以及相應(yīng)的測量。

關(guān)于要仿真的點(diǎn)，具體列表取決于特定的設(shè)計(jì)和性能標(biāo)準(zhǔn)。無論需要仿真哪些內(nèi)容，我們都可以使用正確的設(shè)計(jì)工具來對預(yù)期的物理布局和測試電路板進(jìn)行仿真。這些仿真需要使用集成的 2D 和 3D 電磁場求解器，因?yàn)樗鼈兪窃?PCB layout 中執(zhí)行的，而不是在 SPICE 仿真的電路原理圖中執(zhí)行的。當(dāng)我們可以將物理布局與 3D 場求解器快速連接時(shí)，就得到了一個(gè)有助于加快設(shè)計(jì)、測試和仿真的解決方案。

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