信号完整性测试

信号完整性测试是功能单元测试中非常重要的一项，尤其是对于高速信号。

完整性测试方法有很多种，包括频域、有时域和一些综合手段，如误码测试。无论哪种测试方法，都有这样或那样的局限性。它们只用于某些特定的场景或应用程序。只有选择合适的测试方法，才能更好地评估产品特性。以下是一些常用的测试方法和仪器。

(1)波形试验

在信号完整性测试中，使用示波器进行波形测试是最常用的评估方法。主要测试波形幅度、边缘和毛刺。通过测试波形参数，可以看出振幅和边缘时间是否符合设备接口电平的要求，是否有信号毛刺。波形测试还应遵循一些要求，如选择合适的示波器、测试探头和制作测试附件，以获得准确的信号。图7.7是DDR波形在不同端接电阻下。

图7.7DDR波形在不同端接电阻下

德科技、泰克、力科、罗德、施瓦茨、鼎阳等是常见的示波器制造商。

(2)时序测试

现在设备的工作速度越来越快，时序容量越来越小，时序问题导致产品不稳定是很常见的，所以时序测试是很有必要的。一般来说，信号时序测试是测量建立时间和维护时间，有时测试不同信号网络之间的偏移，或测量不同电源网络的上电时间。测试时序基本都是采用的示波器测试，通常需要至少两通道的示波器和两个示波器探头（或者同轴线缆）。图7.8是维持时间的测量：

图7.8保持时间测试

(3)眼图测试

眼图测试是一种常用的测试方法，特别是对于有标准要求的接口，如USB、Ethernet、PCIE、HDMI和光接口等。测试眼图的设备主要是实时示波器或采样示波器。一般来说，设计是否符合特定总线的要求可以通过在示波器中配合眼图模板来判断。.9就是示波器测试的一个眼图：

图7.9示波器测试眼图

4）抖动测试

抖动测试现在越来越受到重视，常见的是使用示波器上的软件进行抖动测试，如德国技术示波器EZJIT。通过软件处理分离每个重量，如整体抖动（TJ）、随机抖动（RJ）和固有抖动（DJ）以及固有抖动中的每一个重量。对于此测试，必须选择示波器，如2M以上存储器，20GSa/s采样速率。然而，在目前的抖动测试中，各公司的解决方案的结果仍然相当不同，没有一个是权威或行业标准。图7.10是德科技分析软件测量的抖动:

图7.10抖动测试

5）阻抗（TDR）测试

主要针对阻抗试验PCB(印刷电路板)测试信号线、电缆、连接器和各种设备的阻抗。无论是高速信号还是高频信号，路径均匀变化，因此基本上需要阻抗试验。一般采用专用采样示波器进行阻抗试验。但采样示波器在测试阻抗时，容易被静电损坏，因此对使用环境的要求很高。目前，许多公司使用具有阻抗测试功能的网络分析仪进行阻抗测试。这样，时域阻抗和频域损耗可以在同一个测试仪器上进行测试。如图7所示.11所示。

图7.11阻抗测试

6）频域测试

这里提到的频域测试一般只有损耗测试、串扰测试等。损失类型一般是指插入损失和回波损失。对于许多串行总线，将对损失有一些具体要求，图7.12是USB3.0对插入损耗的要求：

图7.12USB电缆插入损耗要求

对于PCB网络分析仪可用于测试电线、连接器或电缆的频域参数。.13就是对PCB插入损耗测试结果：

图7.13插入损耗测试结果

7）误码测试

当工程师设计产品时，他们都希望没有问题，希望产品能在正常使用时继续使用，而不是不时重启或传输信号是错误的。误码率测试是给定一定的码流，然后测试接收到的码流的正确率。误码测试是系统测试，可以是硬件测试，也可以是软件测试。一般来说，对于有条件的公司，建议使用硬件测试，即使用专业的误码仪进行测试。图7.14是德科技的误码测试仪。

图7.14误码测试仪

信号完整性测试不仅包括辐射频谱测试、频域阻抗测试、效率测试等。在实践中，如何选择上述测试手段，需要根据被测对象进行具体分析，不同的情况需要不同的测试手段。例如，如果有标准接口，可以使用眼图测试、阻抗测试和误码测试。对于普通硬件电路，可以使用波形测试和时间顺序测试。设计中有高速信号线TDR测试。还可以抖动测试时钟和高速串行信号。

此外，随着技术的发展，越来越多的仪器往往功能多样化。例如，示波器不仅可以测试波形质量、顺序和眼图，还可以测试频谱图；网络分析仪不仅可以测试插入损耗、回波损耗、串扰等频域曲线，还可以测量时域阻抗。在使用仪器时，工程师可以研究更多的测试对象和仪器。在节约成本的同时，尽可能高效、优质地完成测试要求。