信号完整性测试规范和工作流程V091

信号完整性测试规范和工作流程(Ver0.9x)历史记录：1．2003-4-22：初稿、起草。

2．2003-5-23：一．主要目的：信号完整性测试的思想是信号源输出，经过传输线到达信号末端（负载），信号本身的相对变化情况。

主要目的是验证PCB设计是否保证了信号在传输过程中能否保证其完整性，以信号的相对测试为主旨，信号本身8的绝对测试为辅。

信号比较的内容主要是信号的本征特性参数。

同时也部分验证电路原理设计的合理性。

也检验产品的性能符合国家有关标准的要求，比如3C、EMC、ESD等。

从定性参数的角度保证PCB设计达到了电路设计的要求，同时也保证产品的可靠性、一致性。

信号完整性测试一般是在线测试，因此很多测试参数在不同的工作模式下会有较大的差别。

一般情况下需要测试静态工作模式，但一些参数需要测试满负荷工作模式。

另外测试点的选择，特别是接地点的位置会对测试结果有很大的影响。

二．基本要求：要求测试准确、可靠、完善。

并要求有完整的测试报告。

这里的要求是一般通用性的要求，针对具体的产品、产品的不同阶段，可以提出不同的参数要求和具体的测试内容。

由于测试是在PCB板上（或称“在线”）的测试，因此一些测试条件和测试参数的定义条件可能会出现不一致的情况，因此规定：测试的基本状态在没有任何说明的情况下，认为是静态工作模式或额定正常工作模式。

如果在测试方法中有规定或说明的，以测试说明的条件为准。

在类型和参数中列出了比较详细全面的参数，但在测试中可能没有要求，因此，具体产品如果需要测试请加以特别说明。

一般规定：主要参数是必须测试的项目参数。

+三．类型和参数：3.1电源部分：3.1.1电源类型分为LDO电源、DC/DC电源。

3.1.2主要参数有：幅度、纹波、噪声。

3.1.3状态分为：额定负载、空载、轻载、重载、超载。

3.1.4保护能力：输出电流保护、输出电压保护、输入电压保护、热保护。

3.1.5其它参数：输入电压适应性、静态电流、关机电流（漏电流）。

3.2时钟信号：3.2.1时钟源分类：晶体时钟（正弦波时钟）、晶振时钟（方波时钟、钟振时钟）。

3.2.2时钟类型：系统时钟（源时钟）、（数据）同步时钟。

3.2.3主要参数：频率、占空比、过冲、上升沿、下降沿。

3.2.4其它参数：相位抖动、频率漂移、波形畸变。

3.3总线类信号：3.3.1分类：数据类总线、地址类总线、混合类总线。

3.3.2主要参数：幅度、过冲。

3.3.3其它参数：抖动、上升沿、下降沿。

3.4端口信号：3.4.1分类：数据信号、基带（调制）信号、二次调制信号、3.4.2主要参数：幅度、过冲、上升沿、下降沿。

3.4.3其它参数：抖动、频谱、功率（谱）密度。

3.4.4使用到的几种埠：串口、网口、USB口、IF、RF。

3.5其它信号、器件、电路：3.5.1主要的几个：复位信号、JTAG、无线、功耗、温度、音频振荡器。

3.5.2参数：四．测试方法和要求：4.1电源部分：电源分为两类，模拟（线性）电源、开关电源（DC/DC）。

两者的工作原理、特征参数相差很大，对PCB设计的要求也相差很大。

DC/DC对PCB设计有很严格的要求，特别是高频、大电流的开关电源。

电源参数主要有幅度、纹波、噪声。

这三个参数的定义为：幅度：在规定（或设计）要求的输入电压、额定负载条件下，输出电压或电流大小。

这里规定：测试两种条件下的输出电压，负载在静态工作模式和满负荷工作模式。

纹波：在规定（或设计）要求的输入电压、额定负载情况下，输出电压波动的最大、最小差值。

噪声：在规定（或设计）要求的输入电压、额定负载情况下，输出电压上叠加的其它杂波（有害）信号。

测试点的说明如下：本地输出点：指电源的主输出电容两端。

近端负载点：指离电源输出点物理路径最近的负载输入点（或输入点的滤波电容两端）。

远程负载点：指离电源输出点物理路径最远的负载输入点（或输入点的滤波电容两端）。

4.1.1 线性电源：4.1.1.1测试说明：线性电源的特性主要由芯片和电路本身来决定，在额定工作情况下，和其它外因的关系比较小。

但在临界工作时，性能可能会急剧下降。

4.1.1.2测试方法和要求：4.1.1.2.1幅度：测试点：本地输出点、近端负载点、远程负载点。

在静态模式分别要求不低于2%、3%、5%。

满负荷分别要求不低于3%、5%、7%。

4.1.1.2.2纹波：测试点：本地输出点、近端负载点、远程负载点。

在静态模式分别要求不大于15mV、20mV、25mV；满负荷模式分别要求不大于30mV、35mV、40mV。

4.1.1.2.3噪声：测试点：本地输出点、近端负载点、远程负载点。

在静态模式分别要求不大于15mV、20mV、25mV；满负荷模式分别要求不大于30mV、35mV、40mV。

4.1.1.2.4温度和功耗：4.1.1.3测试仪器：四位数字万用表直流电源档，10V以下小数点后3位；10V和10V以上的小数点后2位。

示波器，交流模式。

4.1.1.4测试示意图：如图1所示。

4.1.2 开关电源（DC/DC）：4.1.2.1测试说明：由于使用的IC芯片或电路要求不同，其纹波的大小和要求也不同，因此每一个具体的产品或电路应该提出其具体的指针数值。

4.1.2.2测试方法和要求：4.1.2.2.1幅度：测试点：本地输出点、近端负载点、远程负载点。

在静态模式分别要求不低于2%、3%、5%。

满负荷分别要求不低于3%、5%、7%。

4.1.2.2.2纹波：测试点：本地输出点、近端负载点、远程负载点。

在静态模式分别要求不大于15mV、20mV、25mV；满负荷模式分别要求不大于30mV、35mV、40mV。

4.1.2.2.3噪声：测试点：本地输出点、近端负载点、远程负载点。

在静态模式分别要求不大于30mV、40mV、50mV；满负荷模式分别要求不大于50mV、60mV、70mV。

这里的DC/DC参数一般是指有二次LC滤波电路的。

4.1.2.3测试仪器：四位数字万用表直流电源档，10V以下小数点后3位；10V和10V以上的小数点后2位。

示波器，交流模式。

4.1.2.4测试示意图：如图1所示。

4.1.3电源其它参数：4.1.3.1负载相关参数：4.1.3.1.1额定负载：指电路设计要求达到的具体指针：包括输入电压、输出电压、输出电流。

4.1.3.1.2空载：没有负载（输出电流为零）或电路设计要求的最小负载。

4.1.3.1.3轻载：输出负载为额定负载的10%，即输出电流为额定输出电流的10%。

4.1.3.1.4重载：输出负载为额定负载的90%（LDO）或100%（DC/DC），即输出电流为额定输出电流的90%（LDO）或100%（DC/DC）。

4.1.3.1.5超载：输出负载为额定负载的110%（LDO）或120%（DC/DC），即输出电流为额定输出电流的110%（LDO）或120%（DC/DC）。

4.1.3.2保护类参数：4.1.3.2.1输出电流保护：当输出电流大于某个数值时，电源输出被切断而保护电源自身的功能。

4.1.3.2.2输出电压保护：当输出电压大于某个数值时，电源输出被切断而保护负载的功能。

4.1.3.2.3输入电压保护：当输入电压大于或小于某个数值时，电源输出被切断而保护自身的功能。

4.1.3.2.4热保护：由于某种原因引起芯片或电路发热、同时热量处理不好，使主芯片或功率器件发生温度升高，当达到某个温度数值时，电源输出被切断而保护自身的功能。

一般要求发热器件在标准环境下，负载满负荷工作时，功率器件的表面温度不应超过规定结温的70%，最好是在50%以下。

一般规定在标准环境条件下，满负荷工作时，功率器件表面温度数值不得超过65℃。

4.1.3.3其它参数：4.1.3.3.1输入电压适应性：在额定输出的条件下，最大输入和最小输入的电压值。

4.1.3.3.2静态电流：在空载条件下，额定输入电压时的输入电流大小。

4.1.3.3.3关机电流（漏电流）：有开关机控制脚的电源，在额定输入电压时，处于关机状态下的输入电流大小。

4.1.3.4交叉噪声测试：电源输出端或近端负载输入点相对于远程负载点地的噪声大小。

远程负载点相对于电源输出点地的噪声大小。

交叉噪声的大小可以评估地线噪声的大小或是电源传输过程中，电源内阻的变化情况。

远程负载的地相对于电源输出地的噪声大小。

要求不大于150mV。

测试仪器：示波器，交流模式。

4.1.3.5开关频率：开关电源的独有参数。

开关电源的开关工作频率，一般在芯片的输出端可以测试。

开关频率外部可调整，可以在调整输入脚测试。

固定开关频率的作为验证测试。

开关频率可以调整的，需要验证是否工作在最佳频率处。

4.2时钟信号:4.2.1晶体时钟：晶体时钟的振荡波形是正弦波，主要参数有幅度、频率、占空比。

4.2.1.1测试说明：晶体振荡器需要IC芯片或相关驱动电路才能正常工作，受外部环境、条件的影响比较大。

一般频率相对比较低，精度也比较差，离散性比较大。

而且测试示波器的探头对其有较大的影响，特别是探头的电容参数。

频率越高，探头的影响越大。

测试的接地点是负载电容的地。

4.2.1.2测试方法和要求：4.2.1.1.1：幅度：当负载电容不一样时，晶体两端的测试值会有差别。

原则应该使用相同的负载电容。

其幅度的大小和驱动电路、使用的电源电压有关。

要求不低于电源电压的70%。

当负载电容不同时，测试驱动电路的DRIVER-OUT端。

4.2.1.1.2：频率：一般规定在标称频率的50ppm范围内。

4.2.1.1.3：占空比：在一个振荡周期内，高电平、低电平各占一个周期时间的比例百分比。

一般要求在45%~55%之间。

4.2.1.1.4：波形畸变：。

4.2.1.3测试仪器：高频示波器，高频探头，交流或直流模式。

4.2.1.4测试示意图：如图2所示。

4.2.2晶振（钟振）时钟：晶振时钟是独立的时钟振荡器。

一般情况下，加上电源就有时钟信号输出，并且可能还有Enable使能控制端。

4.2.2.1测试说明：晶振输出波形是方波，频率精度比较高，频率也比较高，受外部环境、条件的影响比较小。

主要参数有幅度、频率、占空比、过冲、上升沿和/或下降沿、相位漂移或相位抖动。

4.2.2.2测试方法和要求：4.2.2.2.1幅度：一般不需要不外负载电容也能正常使用，但加电容有微调频率的作用。

一般情况下，输出幅度不低于电源电压的85%。

4.2.2.2.2频率：一般规定在标称频率的30ppm范围内。

4.2.2.2.3占空比：一般规定在45%~55%之间。

4.2.2.2.4过冲：在上升沿和/或下降沿的末端出现超过高电平或低低电平的现象。

一般要求过冲电平不得超过相应电平的20%。

4.2.2.2.5上升沿时间：从低电平向高电平跳变的过程中，从高电平的10%上升到90%的时间。