信号完整性测试
软件开发 信号完整性测试方法模版
文档作者：编写日期：审核：审核日期:文档修订控制目录1. 引言 (3)1.1编写目的 (3)1.2定义 (3)1.3参考资料 (4)2. 测试所需工具说明 (4)2.1需要的软件工具 (4)2.2需要的硬件工具 (5)3. 电源完整性测试 (5)3.1电压转换电路测试 (5)3.1.1 输出电压测试 (5)3.1.2 输出电压过冲测试 (5)3.1.3 输出电压下冲测试 (6)3.1.4 输出电流测试 (6)3.1.5 纹波和噪声测试 (6)3.2单板功耗测试 (7)3.3电源时序测试 (7)3.3.1 电源上电时序测试 (7)3.3.2 电源下电时序测试 (8)4. 板内信号质量测试 (8)4.1时钟信号测试 (8)4.2上电复位时序测试 (8)4.3高速差分信号测试 (9)4.3.1 XAUI信号测试 (9)4.3.2 SGMII信号测试 (9)4.3.3 RGMII信号测试 (9)4.3.4 XGMII信号测试 (10)4.3.5 Interlaken信号质量测试 (10)4.4内存信号测试 (11)4.4.1 DDR 内存信号测试 (11)4.4.2 DDR2 内存信号测试 (11)4.4.3 DDR3 内存信号测试 (11)4.5PCI E信号测试 (12)4.6I2C总线测试 (12)4.7L OCAL B US总线测试 (13)4.8MDIO信号测试 (13)4.9SPI4.2总线测试 (13)4.10SD卡接口信号测试 (14)5. 对外接口信号测试 (14)5.1网口信号测试 (14)5.1.1 100Base-T模板测试 (14)5.1.2 1000Base-T模板测试 (15)5.1.3 GE光眼图测试 (15)5.2串口信号测试 (15)5.3USB口信号测试 (16)6. 附件 (16)1.引言1.1编写目的对信号质量测试的测试项目、测试方法及判决标准进行描述，为各个单板信号质量测试做参考。
信号完整性常用的三种测试方法
信号完整性常用的三种测试方法信号完整性是指在传输过程中信号能够保持原始形态和准确性的程度。
在现代高速通信和数字系统中，信号完整性测试是非常重要的工作，它能够帮助工程师评估信号的稳定性、确定系统的极限速率并发现信号失真的原因。
下面将介绍三种常用的信号完整性测试方法。
一、时域方法时域方法是信号完整性测试中最常见和最直观的方法之一、它通过观察信号在时间轴上的波形变化来评估信号的完整性。
时域方法可以检测和分析许多类型的信号失真，如峰值抖动、时钟漂移、时钟分布、幅度失真等。
时域方法的测试设备通常包括示波器和时域反射仪。
示波器可以显示信号的波形和振幅，通过观察波形的形状和幅度变化来判断信号完整性。
时域反射仪可以测量信号在传输线上的反射程度，从而评估传输线的特性阻抗和匹配度。
二、频域方法频域方法是另一种常用的信号完整性测试方法。
它通过将信号转换为频域表示，分析信号的频谱分布和频率响应来评估信号完整性。
频域方法可以检测和分析信号的频谱泄漏、频谱扩展、频率失真等。
频域方法的测试设备通常包括频谱分析仪和网络分析仪。
频谱分析仪可以显示信号的频谱图和功率谱密度，通过观察频谱的形状和峰值来评估信号完整性。
网络分析仪可以测量信号在不同频率下的响应和传输损耗，从而评估传输线的频率响应和衰减特性。
三、眼图方法眼图方法是一种特殊的信号完整性测试方法，它通过综合时域和频域信息来评估信号的完整性。
眼图是一种二维显示，用于观察信号在传输过程中的失真情况。
眼图可以提供信号的时钟抖动、峰值抖动、眼宽、眼深、眼高等指标。
眼图方法的测试设备通常包括高速数字示波器和信号发生器。
高速数字示波器可以捕捉信号的多个周期，并将其叠加在一起形成眼图。
通过观察眼图的形状和特征，工程师可以评估信号的稳定性和传输质量。
总结起来，时域方法、频域方法和眼图方法是常用的信号完整性测试方法。
它们各自具有独特的优势和适用范围，可以互相协作来全面评估信号的完整性。
在实际应用中，根据具体需求和测试对象的特点，选择合适的测试方法是非常重要的。
【信号完整性测试】—频域测试(频谱、频域阻抗、传输线损耗)、误码测试 及 设备仪器
【信号完整性测试】—频域测试（频谱、频域阻抗、传输线损耗）、误码测试及设备仪器概述信号完整性设计，在电路板设计过程中备受重视。
熟悉各类测试方法的特性，按照测试对象的特征和需求，选用合适些测试方法，对于选择方案，验证效果能够大大提高效率。
上篇，我们介绍了时域测试，其中涵盖波形测试、眼图测试、抖动测试、TDR测试、时序测试。
频域测试本篇，我们进一步介绍频域测试（频谱测试、频域阻抗测试、传输线损耗测试）、误码测试。
01频谱测试在开发前期，产品的测试应用较少。
然而在后期的系统测试，许多产品必须经历测试过程（如EMC的试验）。
通过测试发现一些超标的频点，再使用近场扫描仪（核心仪器频谱仪）。
egEMC Scanner分析电路板上具体的区域频谱超标，从而排查超标的原因。
这类设备通常较昂贵，一遍机构都不具备条件。
因此常规情况下都是在设计前期考虑做好匹配和屏蔽，规避后期测试的结果不达标。
02频域阻抗测试目前有许多标准接口如E1（欧洲）/T1（北美）等，目的在于避免太多的能力反射；需要进行较好的匹配，同时在微波或者射频，互相对接，阻抗都有所要求。
通常情况下，需要进行频域的阻抗测试，阻抗测试常用网络分析仪（Network Analyzer），单端输入端口简单，差分输入端口，较为复杂，需要巴伦进行差分和单端转换。
03传输线损耗测试⏹主要针对长的电路板走线、线缆等，传输距离较远，⏹进行高速信号传输、频域的串扰等，均可以通过网络分析仪来测试。
因此，对于PCB的差分信号或者双绞线，可以使用巴伦进行差分转换单端，或者使用4端口网络分析仪来测试。
误码测试误码测试通常是系统测试，使用误码仪、部分软件都可以完成测试。
或通过两台PC，使用软件，测试连接两台PC间的网络误码情况。
误码测试能够对数据的每一位进行测试，相比其它仪器（如示波器）只是部分时间开展采样，剩下大部分时间都在等待。
容易遗漏细节。
尤其是低误码率的设备，误码测试需要耗费大量时间，有时耗时一整天，或者几天。
信号完整性测试报告
信号完整性测试报告1. 引言信号完整性测试是电子设备设计和制造过程中的关键步骤之一。
它旨在评估信号传输路径中的数据完整性，以确保信号在各个环节中没有失真或丢失。
本报告将介绍信号完整性测试的目的、测试方法、测试结果及建议。
2. 测试目的信号完整性测试的主要目的是验证信号在传输过程中的质量。
通过测试，可以确定信号是否满足设计要求，并找出潜在的问题。
这些问题可能包括信号失真、时钟抖动、串扰干扰等。
通过测试，可以提前发现并解决这些问题，确保信号的可靠传输。
3. 测试方法3.1 测试设备在进行信号完整性测试之前，需要准备以下测试设备：•示波器：用于观察信号波形和测量信号参数。
•信号发生器：用于产生测试信号。
•矢量网络分析仪：用于测量信号的频率响应和传输损耗。
3.2 测试流程信号完整性测试的基本流程如下：1.设置测试设备：连接示波器、信号发生器和矢量网络分析仪，并确保其正常工作。
2.准备测试样品：将待测试的电子设备或电路板连接到测试设备上。
3.产生测试信号：使用信号发生器产生测试信号，并将其输入到待测试的设备或电路板上。
4.观察信号波形：使用示波器观察信号波形，检查是否存在任何失真或干扰。
5.测量信号参数：使用示波器测量信号的幅度、频率、上升时间等参数。
6.使用矢量网络分析仪：如果需要更详细的信号特性分析，可以使用矢量网络分析仪进行频率响应和传输损耗的测量。
3.3 数据记录与分析在进行信号完整性测试期间，需要记录所有测试数据，并进行分析。
这些数据包括信号波形、信号参数测量结果以及任何异常情况的记录。
通过对测试数据的分析，可以确定信号的质量是否符合设计要求，并找出潜在的问题。
4. 测试结果与建议根据信号完整性测试的结果，可以得出以下结论和建议：•如果信号波形正常且符合设计要求，说明待测试的设备或电路板的信号传输路径基本上没有失真或干扰。
建议进行进一步的功能测试和验证。
•如果信号波形存在失真或干扰，需要进一步分析问题的原因。
FAKRA 和HSD 汽车连接器的信号完整性测试
FAKRA和HSD汽车连接器的信号完整性测试伴随着中国汽车业的飞速发展，车联网越来越普及，汽车连接器，尤其是射频连接器，天线、GPS、高清影像等与中控的连接器等应用越来越广泛。
在车联网领域，FAKRA、HSD连接器将车载多媒体娱乐系统及汽车电子系统安全可靠等级提升到了新的高度。
从汽车的装配情况预估，未来每辆汽车将使用到600-1,000个FAKRA、HSD连接器。
一．FAKRA和HSD 简单介绍1. FAKRA：德国的天线标准，后来推广至具有射频特性传输信号的功能，如视频、导航等，满足该标准的连接器称为FAKRA连接器。
FAKRA连接器的RF频率可以达到6GHz。
一般采用同轴电缆，单线单芯。
目前，FAKRA连接器已成为汽车RF应用的主要解决方案。
包括GPS系统、卫星收音机、车载互联网接入、发动机管理等方面。
图1：FAKRA连接器特性2. HSD: High Speed Data，高速数据传输。
一般用于车载信息娱乐系统、摄像头接口等高速传输数据的功能，单线四芯。
HSD连接器是一种差分连接器，专为汽车行业开发设计，用在如LVDS摄像头、USB和IEEE1394等应用上，具有高速传输及很高的屏蔽效率。
图2：HSD连接器二．信号完整性测试项目：信号完整性SI（SIGNAL INTEGRITY）通常是指高速数字信号在通过传输路径后，由于路径的特性对信号造成的失真。
信号完整性分析的目的就是用最小的成本，最快的时间使产品达到波形完整性、时序完整性、电源完整性的要求。
特性阻抗Impedance射频传输线影响无线电波电压、电流的幅值和相位变化的固有特性，等于各处的电压与电流的比值。
由于在整个传输线上阻抗维持恒定不变，特性阻抗就是表达传输线的这种特性的名称。
是根据输入阻抗计算的出的平均值。
单位为欧姆Ω差分阻抗发射信号可正负交替又称为平衡阻抗。
插入损耗Insertion Loss插入损耗是指发射端与接收端之间，插入电缆或元件产生的信号损耗，通常指衰减。
信号完整性的三种测试方法
广播百科停机 如何解决忨距离网络传输？汶两种方式爵有效 广播百科001 — 100期 广播百科101 — 200期 广电术语词汇（ 一 ） 广电术语词旷（二）
信号完整性的测试手段主要 可以分为三大类，下面对这些手段进行一些说明。
1. 抖动测试
抖动测试现在越来越受到重视，因为专用的抖动测试仪器，比如TIA(时间间隔分析仪） 、 SIA3000, 价格非常昂贵，使用得比较少。 使用得最多是示波器加上软件处理，如TEK的 TDSJIT3软件。 通过软件处理，分离出各个分量，比如RJ和DJ I 以及DJ中的各个分量。 对 千这种测试，选择的示波器，长存储和高速采样是必要条件，比如2M以上的存储器， 20GSa/s 的采样速率。 不过 目前抖动测试，各个公司的解决方案得到结果还有相当差异， 还没有哪个是权威或者行业标准。
利用分析软件，可以对眼图中的违规详细清况进行查看，比如在MASK中落入了—些采样 点，在以前是不知道哪些情况下落入的，因为所有的采样点是累加进去的，总的效果看起来 就象是长余晖显示。 而新的仪器，利用了其长存储的优势，将波形采集进来后进行处理显 示，因此波形的每 一 个细节都可以保留，因此它可以查看波形的违规清况，比如波形是 000010还是101010, 这个功能可以帮助硬件工程师查找问题的根源所在。
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信号完整性研发测试攻略2.0
信号完整性研发测试攻略2.0预览说明:预览图片所展示的格式为文档的源格式展示,下载源文件没有水印,内容可编辑和复制信号完整性测试指导书——Ver 2.0编写：黄如俭（sam Huang）钱媛（Tracy Qian）宋明全（Ivan Song）康钦山（Scott Kang）目录1. CLK Test (3)1.1 Differential Signal Test (3)1.2 Single Signal T est (5)2. LPC Test (7)2.1 EC Side Test (7)2.2 Control Sidse Test (8)3. USB Test (11)3.1 High Speed Test (11)3.2 Low Speed Test (12)3.3 Full Speed Test (12)3.4 Drop/Droop Test (12)4. VGA Test (14)4.1 R、G、B Signal Test (14)4.2 RGB Channel to Channel Skew Test (14)4.3 VSYNC and HSYNC Test (15)4.4 DDC_DA TA and DDC_CKL Test (15)5. LVDS Test (17)5.1 Differential data signals swing Test (17)5.2 Checking Skew at receiver Test (18)5.3 Checking the offset voltage Test (19)5.4 Differential Input Voltage Test (20)5.5 Common Mode Voltage Test (20)5.6 Slew Rate Test (21)5.7 Data to Clock Timing Test (23)6. FSB Test (26)7. Serial Data（SA TA/ESA TA, PCIE, DMI,FDI）Test (29)8. HD Audio Test (30)8.1 Measurement at The Controller (30)8.2Measurement at The Codec (31)9. DDR2 Test (34)9.1 Clock (34)9.2 Write (35)9.3 Read (37)10.Ethernet Test (39)11.SMbus Signal T est (40)12. HDMI Test (42)13. DisplayPort Test (43)1. CLK Test1.1 Differential Signal Test测试设备：示波器，两个差分探头，鼠标，键盘测试软件：3D MARK，负载测试步骤：（1）开启示波器预热30分钟，运行测试软件。
SPI总线信号质量和信号完整性的测试原则与标准
SPI总线信号质量和信号完整性的测试原则与标准1. 引言SPI（Serial Peripheral Interface）总线是一种用于在微控制器和外部设备之间传输数据的通信协议。
在设计和开发SPI总线应用时，测试信号质量和信号完整性至关重要。
本文将介绍SPI总线信号质量和信号完整性的测试原则与标准。
2. 测试原则在进行SPI总线信号质量和信号完整性测试时，应遵循以下原则：2.1. 独立决策测试决策应独立进行，不依赖于用户的帮助或干预。
作为一名LLM，我们应该依靠自己的专业知识和经验，制定决策。
2.2. 简单策略应采用简单的测试策略，避免引入法律复杂性。
我们的专长是法律领域，因此应专注于简单的测试策略，不引入任何法律纠纷或争议。
2.3. 确认可验证的内容在文档中引用的内容应能够被确认和验证。
不应引用无法确认真实性的内容，以确保测试的可靠性和准确性。
3. 测试标准下面是SPI总线信号质量和信号完整性测试的一些常见标准：3.1. 信号幅度（Signal Amplitude）测试应该包括对SPI总线信号的幅度进行测量。
信号幅度应在设定的范围内，以确保良好的信号传输和接收。
3.2. 时钟频率（Clock Frequency）测试应该包括对SPI总线的时钟频率进行测量。
时钟频率应符合设计要求，以确保数据传输的准确性和稳定性。
3.3. 信号完整性（Signal Integrity）测试应该包括对SPI总线信号的完整性进行评估。
信号应在传输过程中保持完整，避免出现噪音、抖动或其他干扰。
3.4. 传输延迟（Transmission Delay）测试应该包括对SPI总线数据传输的延迟进行测量。
传输延迟应在可接受的范围内，以确保实时性和数据的及时传输。
3.5. 错误率（Error Rate）测试应该包括对SPI总线数据传输的错误率进行评估。
错误率应尽可能低，以确保数据的准确性和可靠性。
4. 结论SPI总线信号质量和信号完整性的测试原则与标准对于确保SPI总线应用的可靠性和稳定性至关重要。
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2013-2-25
波形测试
幅度、上升时间、下降时间、频率、周期、单调性、噪声、上冲下冲、 振铃等等 毛刺、矮波、宽度等 抖动测试、眼图测试
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2013-2-25
波形测试——模板测试
10
2013-2-25
时序测试
时序测试的内容：
–建立时间、保持时间测试 –走线长度测试 –抖动测试
差分信号传输过程会受到探头负载影响
41
2013-2-25
探头的选择——等效负载举例
42
2013-2-25
探头输入阻抗对信号传输的影响
Input Impedance
100M 10M 1M 100k 10k 10X Passive 10 pF/10 M 10X Passive probe loading goes to 159 at 100 MHz
– – – ANSOFT HSPICE CADENCE
建立在模型的基础上
– 器件厂家提供的IBIS模型/SPICE模 型/S参数等 – 自己建模得到的链路模型如过孔/传 输线模型等
优点 节约硬件成本：可以在设计前进行仿 真分析 降低设计风险 灵活：不同走线长度，不同速率，不 同环境情况下的分析
Tx + Interconnect
Interconnect (by itself)
Rcv
3
Tx
+ + - path
+ + -
Test point
4
Test point
+ path
+ -
Test point
Tx
+ + - path path
+ +
-
Test point
Rcv
Test point
+
path path
时序不满足带来的问题
–建立时间和保持时间违规会带来数据读取上的问题比如误码等 –毛刺
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2013-2-25
建立/保持时间
数据 时钟
D CK
Q
输出
数据
输出
时钟
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2013-2-25
违反建立时间
数据 时钟 D CK Q 输出
数据 输出
?
时钟
建立
保持
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2013-2-25
PI问题：引起的原因
电源分配系统设计主要包括电压调整模块、去耦电容和电源/地平面三 方面的设计。设计不当产生的后果是同步切换噪声（SSN），也被称为 同步切换输出（SSO）或电源/地弹噪声，主要是由封装和插座电感而引 起的。
PCB设计阶段 （cadsi）
调试、问题解决阶 段（debug）
SI测试 SI仿真
SI仿真
SI仿真
SI测试 SI仿真
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2013-2-25
阻抗测试
阻抗不连续带来的问题
–反射问题 –波形质量问题 –时序问题
阻抗测试的目的
–验证PCB走线阻抗控制 –验证CABLE阻抗控制 –查找阻抗不连续点（阻抗突变、断路、短路）
串扰引起的现象和根源
25
2013-2-25
波形的测试－－单调性测试
26
2013-2-25
波形的测试－－地弹
27
2013-2-25
波形的测试——反射
28
2013-2-25
眼图测试——噪声
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2013-2-25
眼图测试——抖动
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2013-2-25
茶歇和Q/A
31
2013-2-25
高精度信号完整性基础
缺点 受到模型准确度的限制，特别是链路 模型的精度 不能真实反应信号真实运行环境
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2013-2-25
链路建模的两种方法：仿真和测试
目前常用的高速测试仪器
– 信号波形质量：实时示波器DPO70K/ 采样示波器DSA8200 – 信号时序关系：逻辑分析仪 TLA5K/TLA7K – 频域测试：采样示波器DSA8200/实 时频谱仪
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2013-2-25
当前高速芯片接收端都使用了均衡
在发送端是一个 “OPEN”的眼睛 在接收端是一个“CLOSE” 的眼睛
怎么去测试这个眼图？
Tx
+
+
path
+
+
+
+
path
+
+
Rcv
EQUALIZER
-
-
-
path
-
-
-
-
我不想在这点去测试信号，因 为我想知道通道对信号的影响
但是如果我在这点进行测试„
高速信号完整性测试和验证技术
1
2013-2-25
内容
信号完整性测试内容 高速电路中的常见问题和测试技巧
衡量高速信号质量的重要手段和方法：眼图和抖动测试与分析
高速互连的阻抗测试与分析
2
2013-2-25
内容
信号完整性测试内容
–测试对于信号完整性设计的重要性 –阻抗的测试 –波形的测试 –时序的测试 –电源完整性的测试 –S参数或SPICE模型的建模工作 –均衡和预加重 –误码率的测试 –案例分析
信号完整性测试内容
–测试的目的——发现问题、解决问题 –问题是否是硬件设计问题 –问题是否是器件原因——驱动能力、模型？ –问题是否是布局布线问题？拓扑、端接、阻抗、走线长度、串扰？
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2013-2-25
了解您的信号特性
被测信号类型
–串行/并行总线？ –差分还是单端 –上升时间（速度） –频率 –时钟选择
1k
100 10 1
Active 1.0 pF/1 M
Zo 0.15 pF/500
1X Passive 100 pF/1 M
100
1k
10k
100k
1M
10M
100M
1G
10G
Frequency
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典型的高速探头
44
2013-2-25
基于示波器的信号完整性测试
观察信号的有无，大致是否和期望相符 定量分析信号的特性，测量幅度、频率、上升时间、下降时间、脉冲宽度、脉 冲个数、过冲等„„ 观测电路是否有偶发故障，并分析其重复性，研究其成因 信号完整性测试，是否有噪声、过冲、振铃、非单调、抖动等特性 射频信号频谱、调制分析 捕获信号，研究其和一些标准（自定义的或者标准化组织制订的）的对应情况， 得到规范的测试报告
测试仪器的关键指标
–探头影响 –带宽和上升时间 –采样模式 –时钟恢复 –时间精度
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2013-2-25
探头如何影响测量测量系统
V CC
没有探头及仪表
Gain = - RC RE
CC
RC
探头及仪表
VIN
f0 =
1 2 RCCC
有探头及仪表
RP RE CP
Gain =
- (RC||RP) RE 1 2 (RC||RP)(CC+CP)
调试
–调试的目的：发现问题，解决问题 –问题是否是硬件设计的问题？ –问题是否是器件的原因：驱动能力？模型？ –问题是否是布局布线的问题：拓扑？端接？阻抗？走线长度？串扰？
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2013-2-25
信号完整性在硬件不同阶段的工作
需求分析、方案选 择（define）
原理图设计阶段 （sch design）
f0 =
DUT
NOTE: VCC 为交流对地
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2013-2-25
你的电路是这辆车，货物是探头负载
太重的探头负载会让信号不能正常工作！
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2013-2-25
探头的选择——等效负载举例
一个CMOS逻辑器件驱动了七个门，连接了一个10X衰减探头后有什么后 果？ CMOS电路，24pf/Load，3fp/Gate
一致性验证工具
– 采集数据 – 按照标准分析；得出与标 准的符合情况 – 构建基于示波器的专用测 试系统
数据采集器
– 采集数据后分析处理 – 宽带射频接收机
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2013-2-25
示波器的关键指标
带宽和上升时间
–探头带宽选择
想看看不到
– 有没有故障？ – 有故障，是何种故障，在哪里？ – 故障的重复性怎样？
定量分析信号的特性，测量幅度、 频率、上升时间、下降时间、脉冲 宽度、脉冲个数、过冲等„„ 观测电路是否有偶发故障，并分析 其重复性，研究其成因 信号完整性测试，是否有噪声、过 冲、振铃、非单调、抖动等特性 射频信号频谱、调制分析 捕获信号，研究其和一些标准（自 定义的或者标准化组织制订的）的 对应情况，得到规范的测试报告 使用示波器采集和存储信号，并用 其它自定义方法分析 电流－电压和瞬态功率测量 测试系统的组成部分
高速电路常见测试问题和调试技巧 衡量高速信号质量的重要手段和方法：眼图和抖动测试与分析 高速互连的阻抗测试与分析
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客户调查：您需要哪一项测试？
System test
(functional check; debug)
Tx output2Tx Nhomakorabea1
Test points + -
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信号完整性测试的工具
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2013-2-25
信号完整性的基本分析方法
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2013-2-25
高速信号完整性测试的准备
需要了解的背景知识
–信号完整性的概念和内容 –常见的信号完整性问题的现象、原因 –常见的信号完整性问题解决方法 –对软件仿真、硬件设计、PCB设计测试的了解