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高速电路常用的信号完整性测试手段与仿真(三)

2020.9.28

7、频域阻抗测试

现在很多标准接口,比如E1/T1等,为了避免有太多的能量反射,都要求比较好地匹配,另外在射频或者微波,相互对接,对阻抗通常都有要求。这些情况下,都需要进行频域的阻抗测试。阻抗测试通常使用网络分析仪,单端端口相对简单,对于差分输入的端口,可以使用Balun进行差分和单端转换。

8、传输线损耗测试

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传输线损耗测试,对于长的PCB走线,或者电缆等,在传输距离比较远,或者传输信号速率非常高的情况下,还有频域的串扰等,都可以使用网络分析仪来测试。同样的,对于PCB差分信号或者双绞线,也可是使用Balun进行差分到单端转换,或者使用4端口网络分析来测试。多端口网络分析仪的校准,使用电子校准件可以大大提高校准的效率。

9、误码测试

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误码测试实际上是系统测试,利用误码仪,甚至是一些软件都可做,比如可以通过两台电脑,使用软件,测试连接两台电脑间的网络误码情况。误码测试可以对数据的每一位都进行测试,这是它的优点,相比之下示波器只是部分时间进行采样,很多时间都在等待,因此漏过了很多细节。低误码率的设备的误码测试很耗费时间,有的测试时间是一整天,甚至是数天。

实际中如何选用这上述测试手段,需要根据被测试对象进行具体分析,不同的情况需要不同的测试手段。比如有标准接口的,就可以使用眼图测试、阻抗测试和误码测试等,对于普通硬件电路,可以使用波形测试、时序测试,设计中有高速信号线,还可以使用TDR测试。对于时钟、高速串行信号,还可以抖动测试等。

另外上面众多的仪器,很多都可以实现多种测试,比如示波器,可以实现波形测试,时序测试,眼图测试和抖动测试等,网络分析仪可以实现频域阻抗测试、传输损耗测试等,因此灵活应用仪器也是提高测试效率,发现设计中存在问题的关键。

信号完整性仿真

信号完整性测试是信号完整性设计的一个手段,在实际应用中还有信号完整性仿真,这两个手段结合在一起,为硬件开发活动提供了强大的支持。

在需求分析和方案选择阶段,就可以应用一些信号完整性测试手段和仿真手段来分析可行性,或者判断哪种方案优胜,比如测试一些关键芯片的评估板,看看信号的电平、速率等是否满足要求,或者利用事先得到的器件模型,进行仿真,看接口的信号传输距离是否满足要求等。在平时利用测试手段,也可以得到一些器件的模型,比如电缆的传输模型,这种模型可以利用在仿真中,当这些模型积累比较多,一些部分测试,包括设计完毕后的验证测试,可以用仿真来替代,这对于效率提高很有好处,因为一个设计中的所有的信号都完全进行测试,是比较困难的,也是很耗费时间的。

在设计阶段,通常是使用仿真手段,对具体问题进行分析,比如负载的个数,PCB信号线的拓扑结构,并根据仿真结果对设计进行调整,以便将大多数的信号完整性问题解决在设计阶段。

系统调试以及验证测试阶段,主要是利用信号完整性测试手段,对设计进行测试,看是否设计的要求。如果发现了严重问题,就要去解决,信号完整性的测试和仿真手段都将用来寻找问题的根源,以及寻找适合的解决方案上面。

信号完整性测试和信号完整性仿真紧密结合,这是信号完整性设计的基本要求,但是现在很多公司在这一块上面都存在很多的问题,有的只有测试,有的则只依赖于仿真,当然,这些归根结底还是因为财力和人力的不充足。


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