信号完整性常用的三种测试方法

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。

硬件测试中的接口与通信测试方法在硬件测试中，接口与通信测试方法是非常重要的环节。

接口测试主要是针对硬件设备之间的连接接口进行测试，而通信测试则是验证硬件设备之间的通信功能是否正常。

本文将详细介绍硬件测试中的接口和通信测试方法。

一、接口测试方法1. 电缆测试电缆是硬件设备之间传输信号的重要媒介，因此电缆的质量对硬件设备的正常工作至关重要。

电缆测试可以通过以下几个方面来进行：(1) 连接测试：确认电缆连接的两端是否正确连接，包括检查电缆的插头、接口等。

(2) 接地测试：检测电缆的接地是否良好，以保证信号的传输质量和抗干扰能力。

(3) 信号传输测试：通过发送不同的信号，并使用测试仪器来检测接收端是否能够正确接收到信号。

2. 信号完整性测试信号完整性测试主要是针对信号传输过程中是否会发生干扰、衰减、失真等问题进行测试。

常见的信号完整性测试方法有：(1) 示波器测试：使用示波器观察信号波形，并分析是否存在干扰、衰减等异常现象。

(2) 时钟偏差测试：使用专业设备对时钟信号进行测试，检测时钟是否准确、稳定。

(3) 眼图测试：通过生成眼图来分析信号的质量，判断信号是否存在失真、抖动等问题。

二、通信测试方法1. 单元测试单元测试是对硬件设备内部的各个模块进行测试，以验证模块之间的通信是否正常。

常见的单元测试方法包括：(1) 主控板测试：通过单独测试主控板上的各个模块，如CPU、内存、接口等，验证其是否正常工作。

(2) 扩展板测试：对硬件设备的扩展板进行测试，检测扩展板是否能够与主控板正常通信。

2. 回环测试回环测试是通过将发送的信号在硬件设备内部进行回环，再从接收端进行接收和分析，以验证通信功能是否正常。

常见的回环测试方法有：(1) 环回插件：将发送的信号通过插件插入设备内部回环接口，然后通过接收端进行接收和分析。

(2) 软件模拟回环：使用软件进行模拟回环测试，验证硬件设备是否能够正常接收到回环信号。

3. 性能测试性能测试主要是验证硬件设备在通信过程中的性能表现，包括响应时间、带宽、吞吐量等指标。

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。

信号完整性测试规范和工作流程一、信号完整性测试规范1.测试范围：信号完整性测试应涵盖全部重要信号线，包括时钟信号、数据信号、控制信号、电源供应线等。

2.测试参数：测试参数包括但不限于信号功率、上升时间、下降时间、峰值电压、峰峰值电压、幅度稳定性、时序稳定性等。

3.测试方法：根据具体测试需求和设备条件，选择合适的信号完整性测试方法，如步进响应测试、脉冲响应测试、频率响应测试、时钟提前测试等。

4.测试设备：测试设备需要具备高精度、高速度、高带宽等特点，如示波器、信号发生器、信号注入器、信号线探针、信号整形器等。

5.测试环境：测试环境应符合实际应用场景，包括温度、湿度、电磁干扰等因素的考虑。

6.数据分析：对测试数据进行详细的分析和处理，包括波形展示、数据比对、波形参数提取、异常识别等。

7.测试标准：根据不同行业和应用领域，制定相应的信号完整性测试标准，如IEEE、IPC、JEDEC等，以确保测试结果的准确性和可靠性。

8.测试报告：根据测试结果生成详细的测试报告，包括测试方法、测试步骤、测试数据、异常情况分析、改进建议等。

二、信号完整性测试工作流程1.确定测试目标：根据设计需求和系统规格，确定需要测试的信号线和测试参数。

2.设计测试方案：根据测试目标和测试需求，设计相应的测试方案，包括测试方法、测试设备、测试环境等。

3.准备测试设备：根据测试方案，准备好所需的测试设备，确保其良好状态和准确性能。

4.连接测试回路：将被测试的电路板、电线、接插件等与测试设备连接起来，确保信号传输通畅。

5.设置测试参数：根据测试目标和测试方案，设置测试设备的相应参数，如示波器的触发电平、采样率、带宽等。

6.执行信号完整性测试：根据测试方案，执行信号完整性测试，记录测试数据和波形。

7.数据分析和处理：对测试数据进行详细分析和处理，包括波形展示、参数提取、异常识别等。

8.测试结果评估：根据测试数据和标准要求，对测试结果进行评估，确定是否合格。

电子设计中的信号完整性分析在电子设计过程中，信号完整性分析是非常重要的一部分。

信号完整性是指在信号传输过程中保持信号的准确性、稳定性和可靠性，确保信号不会失真或受到干扰。

在现代高速电子设备和系统中，信号完整性分析变得尤为关键，因为高速信号传输会受到许多因素的影响，如信号衰减、延迟、串扰和反射等问题。

信号完整性分析最常见的方法之一是使用传输线理论。

在高速信号传输中，信号被视为在传输线上传输的电磁波，传输线上的阻抗、衰减、延迟等参数都会影响信号的传输质量。

因此，通过对传输线的参数进行建模和仿真，可以帮助设计工程师分析和优化信号的传输性能。

另外，时域分析和频域分析也是信号完整性分析的重要工具。

时域分析可以用来研究信号在时间轴上的波形变化，包括上升时间、下降时间、峰值电压等参数；而频域分析则可以用来研究信号在频率域上的频谱信息，包括频率响应、谐波失真等参数。

通过时域分析和频域分析，设计工程师可以更全面地了解信号的特性和传输过程中可能出现的问题。

除了传输线建模和时频域分析，设计工程师还可以通过仿真软件进行信号完整性分析。

仿真软件可以模拟不同信号在设计电路中的传输过程，帮助工程师快速找出潜在的问题并优化设计方案。

通过仿真软件，设计工程师可以对不同参数进行调整，如传输线长度、阻抗匹配、信号的波形和频谱，以达到最佳的信号完整性。

此外，设计工程师在进行信号完整性分析时还需要考虑一些其他因素，如接地设计、功率分配、EMI（电磁干扰）和ESD（静电放电）等。

这些因素都可能会对信号的传输过程造成影响，设计工程师需要综合考虑这些因素，以保证信号的可靠传输和稳定性。

总的来说，在电子设计中的信号完整性分析是保证高速电子系统可靠性和稳定性的关键步骤。

通过传输线建模、时频域分析、仿真软件以及综合考虑其他因素，设计工程师可以找出潜在的问题并优化设计方案，确保信号的准确传输和稳定性，从而提高电子系统的性能和可靠性。

通过不断学习和应用信号完整性分析的方法，设计工程师可以更好地应对日益复杂的电子系统设计挑战，推动电子科技的发展。

2.信号完整性问题一般分为四种：单一网络的信号质量、相邻网络间的串扰、轨道塌陷和电磁干扰。

6.使用三种级别的分析来计算电气效应——经验法则、解析近似和数值仿真工具，这些分析可以应用于建模和仿真。

7.测量无源器件和互连线的电气特性的仪器一般有三种：阻抗分析仪、网络分析仪、时域反射计。

这些仪器对减小设计风险、提高建模和仿真过程精度的可信度起着重要作用。

8.四种信号完整性问题的一般解决方法，信号质量（设计原则）：信号在经过整个互连线时所感受到的阻抗应相同。

串扰：保持线条间的间隔大于最小值，并使线条与非理想返回路径间的互感最小。

轨道塌陷：使电源/地路径的阻抗和电流噪声最小。

电磁干扰：使带宽以及地阻抗最小，采取屏蔽措施。

4. 数字信号的上升时间通常是从终值的10%到90%的时间。

5. 正弦波是频域中惟一存在的波形。

6. 傅里叶变换是将时域波形变换成由其正弦波频率分量组成的频谱。

7. 理想方波的频谱的幅度以速率1/f下降。

8. 去掉方波中的较高频率分量，上升时间就会增加。

9. 与同频率理想方波的同次谐波相比，一般信号的带宽是指“有效”的最高正弦波频率分量。

10. 信号带宽是0.35/(信号的上升时间)，一个经验公式。

12. 测量带宽是指有良好精度时的最高正弦波频率。

13. 模型的带宽是指采用该模型描述后的预测值与互连线的实测性能能很好吻合时的最高正弦波频率。

14. 互连线带宽是指互连线传输性能满足指标时的最高正弦波频率。

15. 互连线3dB带宽指的是信号衰减小于—3dB时的正弦波频率。

1.阻抗是一个描述所有信号完整性问题及解决方法的很有效的概念。

2.阻抗描述了互连线或元件中电压和电流的。

从根本上说，它是器件两端的电压与流经器件的电流之比。

3.不要把构成实际硬件的真实电路元件相混淆，理想电路元件是对真实世界的近似数学描述。

6.虽然阻抗的定义在时域和频域中是相同的，但是在频域中总结电容电感的描述方法则更简单更容易。

信号完整性测试规范和工作流程(Ver0.9x)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）。

信号完整性分析及测试讨论议题信号完整性定义高速数字电路的常见问题及现象串行差分信号完整性(以最新的PCI-EXPRESS为例)信号完整性测试（DSO及探棒的选择等）信号完整性定义SI （SIGNAL INTEGRITY ），即信号完整性，是近几年发展起来的新技术。

SI 解决的是信号传输过程中的质量问题，尤其是在高速领域，数字信号的传输不能只考虑逻辑上的实现，物理实现中数字器件开关行为的模拟效果往往成为设计成败的关键败的关键。

111理想状态下的数字信号波形实际测量的数字信号波形(模拟量)Logic Signal +5 Volt S Logic Signal+5 Volt S Supply GroundSupply GroundSI：新概念，旧方法应用的是传统的传输线、电磁学等理论，以及复杂的SI应用的是传统的传输线电磁学等理论以及复杂的算法，解决以下几个方面的问题：反射；串扰；***过冲、振铃、地弹、多次跨越逻辑电平错误；*阻抗控制和匹配*EMC；*热稳定性；**时序分析芯片封装设计； 。

影响信号完整性的因素PCB层设置、PCB材料影响传输线特性阻抗等，间接影响信号完整性；线宽、线长、线间距在高速、高密度PCB设计中对信号完整性影响较大；温度、工艺等对设计参数的影响，间接影响信号完整性；器件工作频率、速度、驱动能力、封装参数等对信号质量有一定的影响；多负载拓扑结构对信号完整性产生较大的影响；阻抗匹配、负载；电源、地分割；趋肤效应；回流路径；连接器；过孔；电磁辐射；。

可见，信号完整性设计的考虑因素是多方面的，设计中应把握主要方面，减少不确定性，以下是一些常见的信号完整性现象及其产生的原因简析：常见的信号完整性现象及其产生的原因电平没有达到逻辑电平门限负载过重 传输线过长电平不匹配 驱动速度慢多次跨越逻辑电平阈值错误电感量过大 阻抗不匹配(Propagation Delay)信号建立时间不满足延时错误(p g y)信号建时间不满足 负载过重传输线过长驱动速度慢上冲/下冲高速、大电流驱动 阻抗未匹配电感量过大常见的信号完整性现象及其产生的原因振铃（不单调）传输线过长串扰多负载阻抗不匹配常见的信号完整性现象及其产生的原因昏睡的眼图原因很多：阻抗不连续，损耗…什么时候需要考虑信号完整性？200KHZ的信号是否为高速信号小问题：的信号是否为高速信号？高速电路有两个方面的含义：一是频率高，通常认为如果数字逻辑电路设计的频率达到或者超过20MHz~33MHz，而且工作在这个频率的电路已经占整个电子系统一定的份量（例如三分之一），则称为高速电路设计。

【信号完整性测试方法】时域测试（波形、眼图、抖动、TDR、时序）要求及仪器设备信号完整性测试方法简介信号完整性设计，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。

目前信号完整性的测试方法较多，从大的方向有频域测试、时域测试、其它测试。

（3类方法不是任何情况下都适合使用，信号完整性的测试方法，需要用到的仪器也很多。

）时域测试时域测试涵盖波形测试、眼图测试、抖动测试、TDR测试、时序测试。

01波形测试波形测试：是信号完整性测试最基础的方法，通常使用示波器进行测试。

测试波形的幅度、毛刺、边沿等。

通过测试波形的特征，分析幅度、边沿时间等指标是否满足要求。

波形测试需要遵循一定要求，才能保证测试误差尽量小。

⏹主机和探头一起配套的带宽要满足要求。

基板上测试系统的带宽应该在测试信号带宽的3倍以上。

在工程实践中，有的工程师随意找些探头就测试，不同厂家的探头匹配不同厂家的示波器，综合情况测试系统的误差就会很大。

⏹其次，需要注重细节。

如测试点一般选择在接收器件的附近，若条件限制无法测试，像BGA封装这类的器件，需要放在靠近Pin脚的PCB走线上或者Via上。

间隔接收器件PIn脚太远，信号发射，可能会促使测试结果和实际真实信号差异较大。

探头的接地线，也尽可能选择短的地线等。

⏹最后，应该考虑匹配。

主要关于使用同轴电缆测试的应用场景，同轴接到示波器上，负载常规是50Ω阻抗的直流耦合，对于有的电路，需要直流偏置，直接将测试系统接入会导致电路工作状态有影响，最终导致测试不到正常的波形。

02眼图测试眼图测试：针对有相关规范要求的接口（USB、SATA、HDMI、光接口）等。

通过具有MASK的示波器（含通用示波器、采样示波器、信号分析仪）。

这类示波器内部具有的时钟提取功能，能够显示眼图。

然而对于没有MASK的示波器，需要使用外接时钟实现触发。

硬件信号质量SI测试规范初识SI测试SI信号完整性（Signal Integrity）测试是在设计过程中使用的方法，用于测量信号在电路板或器件上的运行状况。

硬件信号质量SI测试是关于硬件电路的信号质量、时钟频率等性能指标的测试。

直观来说，SI测试是用来测试硬件信号的质量好坏，它可以检验硬件产品在复杂环境下所产生的电磁干扰、衰减、相位偏移等信号问题。

SI测试可以应用于多类硬件设备，包括计算机服务器、路由器、交换机、移动终端设备、自动驾驶汽车和其他高速信号传输的硬件设备。

SI测试内容SI测试的内容可以包括以下方面：信号完整性测量通过SI测试，可以测量信号的质量，例如电压、阻抗、反射系数、传输延迟、噪声等因素。

协议分析在不同的硬件设备中，采用的协议类型不同，例如高速串口协议（USB、SATA、PCIe）协议、以太网协议等。

通过协议分析，可以更好地评估硬件设备的通信质量。

EMI/EMC测试电磁干扰（EMI）测试和电磁兼容性（EMC）测试，是一些硬件设备必须通过的测试，通过这个测试可以评估设备的电磁性能，例如电磁干扰抗性、放射性等。

SI测试过程SI测试包含以下步骤：硬件设计要求和规格说明在进行硬件设计时，其中最重要的一个环节就是设计要求和规格说明。

这个环节主要是考虑设计需求和目标，例如每个信号的最大传输速率、延迟、阻抗控制等。

SI测试建模建立数学模型，以预测电路板或器件中的信号完整性。

在这个过程中，包括建立传输线模型、建立布局模型、计算电磁丢失和干扰等。

硬件SI测试硬件SI测试是采用测试仪器进行的。

测试仪器需要支持各种测量方法和协议类型。

常用的测试方法有：同步时钟测试同步时钟测试一般用于高速传输的硬件设备，例如PCIe、DDR、PCI、SDRAM等。

测试流程要求如下：1.选择测试仪器和信号源。

2.设置测试参数，例如时钟频率、电平、电流和电压等。

3.通过测试仪器读取信号。

4.评估结果并记录数据。

非同步时钟测试非同步时钟测试一般用于串行通信硬件设备，例如以太网、USB、PCIe等。

信号完整性分析信号完整性分析是一种信号传输效率的重要部分，尤其是在网络技术发展快速的今天，它越来越受到重视。

信号完整性分析是研究电气、电子、光学、磁学信号完整性状态的过程，可以帮助分辨信号的有效和无效，提高数据传输的可靠性，帮助解决科技发展中存在的一些技术问题。

信号完整性分析通常包括对信号传输效率的质量检测、时延检测和比特误码率检测三种检测项目。

首先，在信号传输效率的质量检测中，一般是检查传输信号的模拟量，电源和电场的强度等，以及收发端的工作状态等，其检测结果可以直接反映出信号传输效率的水平。

其次，在时延检测项目中，通常是检查收发端传输信号之间的时间差和时间关系，以及数据传输周期，其检测结果可以反映出网络中信号传输的延迟情况。

最后，在比特误码率检测项目中，一般是检查网络数据传输中比特误码率的情况，其检测结果可以反映出网络数据传输的质量情况，并帮助提高数据传输的可靠性。

为了实现信号完整性分析，一般常用的技术手段有时域反射技术、频域反射技术和时频域反射技术等。

时域反射技术是以时域为特征参数，使用特定的精密仪器测量信号传输状态，以判断电线是否损坏，其优点是可以在短信号情况下，迅速准确地判断出当前的信号状态，而且安全、快捷、经济。

频域反射技术是以频域为特征参数，使用专业的检测仪器，根据传输信号的频率和幅度，对网络的信号完整性进行检测，其优点是可以检测出高频信号的变化，并且可以迅速地检出信号是否受到破坏。

时频域反射技术是利用时间和频率域上的改变，以及信号传输过程中的调制参数等，进行信号完整性检测，其优点是能够在路径衰减和多径效应影响较大的情况下，也能获得准确的检测结果。

信号完整性分析在网络技术发展中，起到了重要的作用，它不仅有助于提高数据传输的稳定性和可靠性，而且可以帮助解决传输中的一些暂时性问题，让信号传输更加顺畅。

然而，在信号完整性分析领域，也存在一些需要完善的地方。

例如，由于信号的传输深度、速度等因素的影响，仍存在比特误码率较高的情况；此外，也存在着传输过程中存在延时的情况，因此，在信号完整性分析方面仍需要持续改进和完善技术。

常用信号完整性的测试手段作者：莫道春(Moore Mo)华为技术有限公司高速实验室主任信号完整性设计在产品开发中越来越受到重视，而信号完整性的测试手段种类繁多，有频域，也有时域的，还有一些综合性的手段，比如误码测试。

这些手段并非任何情况下都适合使用，都存在这样那样的局限性，合适选用，可以做到事半功倍，避免走弯路。

本文对各种测试手段进行介绍，并结合实际硬件开发活动说明如何选用，最后给出了一个测试实例。

信号完整性的测试手段很多，涉及的仪器也很多，因此熟悉各种测试手段的特点，以及根据测试对象的特性和要求，选用适当的测试手段，对于选择方案、验证效果、解决问题等硬件开发活动，都能够大大提高效率，起到事半功倍的作用。

信号完整性的测试手段信号完整性的测试手段主要可以分为三大类，如表1所示。

表中列出了大部分信号完整性测试手段，这些手段既有优点，但是也存在局限性，实际上不可能全部都使用，下面对这些手段进行一些说明。

1. 波形测试波形测试是信号完整性测试中最常用的手段，一般是使用示波器进行，主要测试波形幅度、边沿和毛刺等，通过测试波形的参数，可以看出幅度、边沿时间等是否满足器件接口电平的要求，有没有存在信号毛刺等。

由于示波器是极为通用的仪器，几乎所有的硬件工程师都会使用，但并不表示大家都使用得好。

波形测试也要遵循一些要求，才能够得到准确的信号。

首先是要求主机和探头一起组成的带宽要足够。

基本上测试系统的带宽是测试信号带宽的3倍以上就可以了。

实际使用中，有一些工程师随便找一些探头就去测试，甚至是A公司的探头插到B公司的示波器去，这种测试很难得到准确的结果。

其次要注重细节。

比如测试点通常选择放在接收器件的管脚，如果条件限制放不到上面去的，比如BGA封装的器件，可以放到最靠近管脚的PCB走线上或者过孔上面。

距离接收器件管脚过远，因为信号反射，可能会导致测试结果和实际信号差异比较大；探头的地线尽量选择短地线等。

最后，需要注意一下匹配。

信号完整性测试硬件电路测试中非常重要的一项是信号完整性测试，特别是对于高速信号，信号完整性测试尤为关键。

完整性的测试手段种类繁多，有频域，也有时域的，还有一些综合性的手段，比如误码测试。

不管是哪一种测试手段，都存在这样那样的局限性，它们都只是针对某些特定的场景或者应用而使用。

只有选择合适测试方法，才可以更好地评估产品特性。

本文将讲解常用的一些测试方法和使用的仪器。

一、波形测试使用示波器进行波形测试，这是信号完整性测试中最常用的评估方法。

主要测试波形幅度、边沿和毛刺等，通过测试波形的参数，可以看出幅度、边沿时间等是否满足器件接口电平的要求，有没有存在信号毛刺等。

波形测试也要遵循一些要求，比如选择合适的示波器、测试探头以及制作好测试附件，才能够得到准确的信号。

下图是DDR在不同端接电阻下的波形。

常见的示波器厂商有是德科技、泰克、力科、罗德与施瓦茨、鼎阳等等。

二、时序测试现在器件的工作速率越来越快，时序容限越来越小，时序问题导致产品不稳定是非常常见的，因此时序测试是非常必要的。

一般，信号的时序测试是测量建立时间和保持时间，也有的时候测试不同信号网络之间的偏移，或者测量不同电源网络的上电时序。

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）。

下图是测量的就是保持时间：三、眼图测试眼图测试是常用的测试手段，特别是对于有规范要求的接口，比如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者采样示波器。

一般在示波器中配合以眼图模板就可以判断设计是否满足具体总线的要求。

下图是示波器测试的一个眼图：四、抖动测试抖动测试现在越来越受到重视，常见的都是采用示波器上的软件进行抖动测试，如是德科技示波器上的EZJIT。

通过软件处理，分离出各个分量，比如总体抖动（TJ）、随机抖动（RJ）和固有抖动（DJ）以及固有抖动中的各个分量。

对于这种测试，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。

信号完整性分析信号完整性分析是一项重要的工程学领域，它涉及到信号传输的可靠性和准确性。

在信息传递的过程中，信号会受到各种干扰和衰减，因此确保信号的完整性对于正确地接收和解读信息至关重要。

本文将介绍信号完整性分析的基本概念、方法和应用。

信号完整性分析是一种通过模拟和仿真来评估信号传输过程中所遇到的问题和挑战的方法。

在进行信号完整性分析时，通常需要考虑传输线路的特性、干扰源、噪声和电磁兼容性等因素。

通过对这些因素进行建模和分析，可以预测信号的衰减、失真和延迟，进而优化信号传输系统的设计。

信号完整性分析的基本方法之一是建立传输线路的数学模型。

传输线路可以是电线、导线、电缆或光纤等，而其特性包括传输速度、电阻、电感和电容等。

通过将这些特性纳入传输线路模型，可以计算得到信号在传输过程中的衰减和失真情况。

另一种常用的信号完整性分析方法是时域和频域分析。

时域分析关注信号在时间轴上的变化情况，可用于研究信号的波形、幅度和时延等特性。

频域分析将信号转换为频率域，利用傅里叶变换等工具可以获取信号的频谱分布和频率响应等信息。

通过时域和频域分析，可以全面了解信号的特性，从而优化信号传输系统的设计和调整。

信号完整性分析在通信、电子、计算机和电路设计等领域都有广泛的应用。

在高速传输系统中，如高速网络、数据中心和处理器之间的连接，信号完整性分析能够帮助设计人员解决信号衰减、串扰和时钟抖动等问题，确保高频信号的准确传输。

在电子设备设计中，信号完整性分析可以评估电路板布局和信号线路的设计，提前发现信号干扰和时延问题，并进行相应的优化。

随着智能电子产品的发展和应用场景的增多，对于信号完整性分析的需求也越来越高。

例如，手机和平板电脑等移动设备需要在有限的传输资源下实现高速数据传输，而车载电子系统需要能够稳定传输大量的音视频数据。

在这些应用中，信号完整性分析为保证数据传输的稳定性和准确性提供了必要的技术支持。

总之，信号完整性分析在现代通信和电子领域中具有重要的地位和作用。

信号完整性的常用的三种测试
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。

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，以及DJ中的各个分量。

对于这种测试，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。

波形测试。

硬件测试中的信号完整性与时序分析硬件测试在现代电子领域中起着至关重要的作用。

其中，信号完整性与时序分析是硬件测试过程中的两个关键方面。

本文将深入探讨信号完整性与时序分析的概念、重要性以及测试方法，以帮助读者更好地理解和应用于实际项目中。

一、信号完整性信号完整性指的是电子系统中信号的传输过程中是否能够保持其原始质量、准确性和稳定性。

在高速数字电路设计和通信系统中，信号完整性是确保信号正确、可靠地传输的关键因素。

信号完整性问题可能导致信号失真、时序错误、干扰噪声等问题，从而降低系统性能甚至引发系统故障。

为了确保信号完整性，硬件测试中常常采用以下几种方法：1. 眼图测量：眼图可以直观地展示信号的质量和稳定性。

通过该方法，测试人员可以判断信号的抖动情况、噪声水平和时钟同步等问题。

2. 波形分析：利用示波器等测试仪器，测试人员可以对信号的电压、频率、上升沿和下降沿等参数进行精确测量，并与标准波形进行比较，以评估信号质量。

3. 串扰分析：在高密度布线的电子系统中，邻近信号线之间可能会发生串扰现象，影响信号完整性。

通过串扰分析，测试人员可以发现并修复潜在的信号干扰问题。

4. 电磁兼容性（EMC）测试：在电子设备中，电磁辐射和电磁感应可能会对信号完整性产生不利影响。

EMC测试可以评估设备在电磁环境下的安全性和干扰抗性。

二、时序分析时序分析是硬件测试中另一个重要的方面，它涉及到信号在电路中传输的时间和顺序。

在高速数字系统和通信领域中，准确地控制和分析信号的时序关系至关重要，任何时序错误都可能导致系统失效。

在时序分析中，常用的测试方法有：1. 时钟信号分析：时钟信号是数字系统中的同步基准，对于时序分析至关重要。

通过测量时钟信号的频率、占空比和抖动等参数，可以评估系统的时序稳定性。

2. 延迟分析：在数字电路中，各个逻辑门的延迟可能存在差异，从而导致时序错误。

通过测量电路中各个节点的延迟情况，可以发现潜在的时序问题并进行优化。

信号完整性常用的三种测试方法信号完整性测试的手段有很多，主要的一些手段有波形测试、眼图测试、抖动测试等,目前应用比较广泛的信号完整性测试手段应该是波形测试,即使用示波器测试波形幅度、边沿和毛刺等,通过测试波形的参数,可以看出幅度、边沿时间等是否满足器件接口电平的要求,有没有存在信号毛刺等。

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，以及DJ中的各个分量。

对于这种测试，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。

2. 波形测试首先是要求主机和探头一起组成的带宽要足够。

基本上测试系统的带宽是测试信号带宽的3倍以上就可以了。

实际使用中，有一些工程师随便找一些探头就去测试，甚至是A公司的探头插到B公司的示波器去，这种测试很难得到准确的结果。

波形测试是信号完整性测试中最常用的手段，一般是使用示波器进行，主要测试波形幅度、边沿和毛刺等，通过测试波形的参数，可以看出幅度、边沿时间等是否满足器件接口电平的要求，有没有存在信号毛刺等。

由于示波器是极为通用的仪器，几乎所有的硬件工程师都会使用，但并不表示大家都使用得好。

波形测试也要遵循一些要求，才能够得到准确的信号。

其次要注重细节。

比如测试点通常选择放在接收器件的管脚，如果条件限制放不到上面去的，比如BGA封装的器件，可以放到最靠近管脚的PCB走线上或者过孔上面。

距离接收器件管脚过远，因为信号反射，可能会导致测试结果和实际信号差异比较大;探头的地线尽量选择短地线等。

最后，需要注意一下匹配。

信号完整性测试介绍目录CONTENTS 1•信号完整性SI2•信号完整性测试内容3•信号完整性测试条件•信号完整性测试标准45•信号完整性问题总结一、信号完整性SI信号完整性SI（Signal Integrity)：是指在电路设计中互连线引起的所有问题，它主要研究互连线的电气特性参数与数字信号的电压电流波形相互作用后，如何影响到产品性能的问题。

如果电路系统中信号能够以要求的时序，持续时间和电压幅度到达IC，则该电路系统具有较好的信号完整性。

反之，当传输的信号不能被IC正常响应时，就出现了信号完整性问题。

SI解决的是信号传输过程中的质量问题，尤其是在高速领域，数字信号的传输不能只考虑逻辑上的实现，物理实现中数字器件开关行为的模拟效果往往成为设计成败的关键。

理想数字信号波形实际数字信号波形（模拟量）SI 解决的问题 反射串扰过冲振铃地弹 时序 EMC在数字电路系统中，信号以逻辑“0”或“1”的方式从一个器件传输到另外一个器件，信号到底是“0”还是“1”，一般来说它们都是有一个参考电平。

在接收端的输入门里面，如果信号的电压超过高电平参考电压Vih，则该信号被识别为高逻辑；如果信号的电压低于低电平的参考电压Vil，则该信号就被识别为低逻辑。

如下图所示为一个理想信号经传输线后的接收端实际接收的信号理想数字信号接收端实际数字信号问题图形原因分析备注电平没有到达逻辑电平负载过重传输线过长电平不匹配驱动速度慢上冲/下冲高速、大电流驱动阻抗未匹配电感量过大其它相邻信号串扰典型的信号完整性问题及其产生的原因分析问题图形原因分析备注振铃（不单调）电感量过大阻抗不匹配延时错误负载过重传输线过长驱动速度慢二、信号完整性测试内容1 信号（SI）测试内容2 电源（SI）测试内容三、信号完整性测试条件1 单板/系统工作条件单板/系统工作在室温条件（20℃~27℃）单板/系统要可靠接地单板/系统上电正常工作，各模块工作均正常，30分钟后再开始测试单板/系统在轻载及满载情况下均应测试单板/系统电源稳定在额定电压±3%范围内2 测试人员要求<1>.熟悉逻辑电平及信号时序的基本知识，熟练掌握示波器及万用表的使用方法；<2>对单板/系统电路原理有深刻的认识，对信号分类及信号的流向有清楚认识，了解单板/系统上器件的工作原理、工作速度及工作电平；<3>.测试人员在测试操作仪器时必须穿戴防静电服、静电鞋和防静电帽；<4>.在用手持握被测电路板时必须戴防静电手套；<5>.测试人员在不同仪器时必须要按照仪器的具体要求来操作。